KR100398559B1 - Customer side power management system and method - Google Patents

Customer side power management system and method Download PDF

Info

Publication number
KR100398559B1
KR100398559B1 KR10-1998-0707298A KR19980707298A KR100398559B1 KR 100398559 B1 KR100398559 B1 KR 100398559B1 KR 19980707298 A KR19980707298 A KR 19980707298A KR 100398559 B1 KR100398559 B1 KR 100398559B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power supply
source
load
management system
Prior art date
Application number
KR10-1998-0707298A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000064608A (en
Inventor
윌리엄 지. 빌헬름
Original Assignee
넥스텍 파워 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 넥스텍 파워 시스템즈, 인코포레이티드 filed Critical 넥스텍 파워 시스템즈, 인코포레이티드
Priority claimed from PCT/US1996/004199 external-priority patent/WO1997035374A1/en
Publication of KR20000064608A publication Critical patent/KR20000064608A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100398559B1 publication Critical patent/KR100398559B1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/006—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits the coupling part being secured to apparatus or structure, e.g. duplex wall receptacle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/124—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wired telecommunication networks or data transmission busses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

사용자측 전력 관리 시스템은 전력 공급 설비(L1, L2, L3, N)로부터의 전기 라인(12)에 연결된 전력 트랜스듀서(10)를 포함한다. 전력 트랜스듀서(10)는 전력 공급 설비(L1, L2, L3, N)로부터의 확률적인 전력 소유를 감지하며, 이에 비례하는 출력 신호를 제공한다. 소정 임계 신호(28 또는 32)역시 비교 회로(21)에 제공되어, 두 개의 신호가 비교된다. AC/DC 컨버터(38) 또는 전력 공급 장치는 전력 공급 설비의 전기 라인(L1, L2, L3, N)에 연결되고 그 출력에 DC 전압을 제공한다. DC 전압의 진폭은 비교 회로(21)의 출력 신호에 의하여 제어된다. 전력 격리와 배전 회로(48) 및 축전 배터리(34)역시 포함된다. 전력 격리와 배전 회로는 AC/DC 컨버터(38) 및 축전 배터리(34)사이에 연결된다. 전력 관리 시스템은 피크 전력 수요를 감지하고 AC/DC 컨버터(38)에 의하여 전원이 공급되는 사용자 특정 로드(46)를 축전 배터리(34)로 스위칭한다. 피크 전력 수요가 없으면, AC/DC 컨버터(38)는 특정 로드(46)에 전력을 공급한다.The user-side power management system includes a power transducer 10 connected to the electrical line 12 from the power supply facilities L1, L2, L3, N. The power transducer 10 senses probabilistic power ownership from the power supply facilities L1, L2, L3, N and provides an output signal proportional thereto. A predetermined threshold signal 28 or 32 is also provided to the comparison circuit 21 so that the two signals are compared. The AC / DC converter 38 or power supply is connected to the electrical lines L1, L2, L3, N of the power supply and provides a DC voltage at its output. The amplitude of the DC voltage is controlled by the output signal of the comparison circuit 21. Power isolation and distribution circuitry 48 and storage battery 34 are also included. The power isolation and power distribution circuit is connected between the AC / DC converter 38 and the storage battery 34. The power management system senses peak power demand and switches the user specific load 46 powered by the AC / DC converter 38 to the storage battery 34. If there is no peak power demand, the AC / DC converter 38 powers a particular load 46.

Description

사용자측 전력 관리 시스템 및 방법{CUSTOMER SIDE POWER MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD}CUSTOMER SIDE POWER MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD

대용량의 전력 소비자는 일반적으로 일정치 않은 비율로 전력을 소비한다. 이는 특히 상당히 급격하게 가변하는(급가변) 로드, 즉 장치의 많은 부분이 중지 및 시작을 자주 반복하는 부하를 가진 사용자에 있어서 그렇다. 상기와 같은 사용자는 그들의 전력 수요에 있어서의 무작위 피크 및 누적 피크를 예상할 수 있다. 예를 들어, 4대 이상의 냉장 시스템을 갖춘 전형적인 슈퍼마켓을 예를 들 수 있는데, 여기서 각각의 냉장 시스템은 통합된 피크 로드를 독립적으로 제어하는 엘리먼트를 가진다.High-capacity power consumers typically consume power at an inconsistent rate. This is especially true for users with loads that vary significantly rapidly (quickly variable), ie loads where many parts of the device frequently stop and start repeatedly. Such users can anticipate random peaks and cumulative peaks in their power needs. An example would be a typical supermarket with four or more refrigeration systems, where each refrigeration system has elements that independently control the integrated peak load.

많은 산업 제조 장치, 소매점 등에 대한 일반적인 일별 로드 특성은 도 1a-1d에 도시되는 바와 같이 몇 개의 무작위로 작용하는 로드로 되어 있다. 도 1 a는 일정한 20시간 조명 로드를 도시한다. 도 2b는 반무작위로 가변하는 로드를 도시한다. 도 1c는 반무작위의 긴 사이클 로드를 도시하며, 도 1d는 하루종일 무작위로 발생하는 확률적인 고 피크를 나타내는 복합 로드 형태를 도시한다.Typical daily rod characteristics for many industrial manufacturing devices, retail stores, etc., consist of several randomly acting rods as shown in FIGS. 1A-1D. 1 a shows a constant 20 hour illumination rod. 2B shows a rod that is semi-randomly variable. FIG. 1C shows a semi-random, long cycle load, and FIG. 1D shows a composite rod form showing random high peaks occurring randomly throughout the day.

이러한 가변적인 전력 수요에도 불구하고, 전기 설비는 주어진 시간 주기 동안 예상 최대 전력 수요를 초과하는 발전 용량을 유지할 것이 요구된다. 따라서, 전기 설비는 평균 전력 요구를 상당히 초과하는 발전 용량을 유지하여 순시적이고 상대적인 단기간의 수요를 만족시켜야만 한다. 이와 같은 과도한 용량을 만들고 유지하는 것은 상당히 고비용을 요구하고 평균 전력 공급 비용을 엄청나게 상승시킨다.Despite these variable power demands, electrical installations are required to maintain power generation capacity in excess of the expected maximum power demand for a given time period. Thus, electrical installations must maintain generation capacity significantly above average power requirements to meet instantaneous and relative short-term demand. Creating and maintaining such excess capacity is very expensive and significantly increases the average power supply cost.

이들 사용자에 대한 과도한 전력 발전 용량 공급 비용을 할당하기 위하여 그리고 상기 사용자가 그들의 전력 수요를 분산하도록 하기 위하여, 이들 사용자에게 적용되는 요금표는 일반적으로 적어도 두가지 요인으로 나누어진다. 첫 번째 요인은 설비 자체의 발전 비용과 전송 비용을 반영하는 에너지 사용 요금이다. 이러한 요금은 일반적으로 특정 계산기간 동안 소비된 에너지에 대한 킬로와트 시간당 센트로 계산된다. 두 번째 요인은 설비 자본금 비용을 반영한 피크 수요 요금이며, 이는 소정 수요 가변 시간 중에 사용자에 의하여 소비된 평균 에너지로부터의 편차를 기초로 한다. 피크 수요 변화는 실제 피크 수요에 대하여 킬로와트당 센트 또는 달러로 계산된다. 이와 같은 피크 수요 변화는 특정 계산기간에 대한 전체 설비 요금의 퍼센트로서 매우 클 수 있다.In order to allocate excessive power generation capacity supply costs for these users and to allow the users to distribute their power needs, the tariffs applied to these users are generally divided into at least two factors. The first factor is the energy usage fee that reflects the cost of generating and transmitting the plant itself. These fees are typically calculated in cents per kilowatt hour of energy consumed during a particular calculator. The second factor is the peak demand fee, which reflects the cost of the capital of the facility, which is based on the deviation from the average energy consumed by the user during a given demand variable time. Peak demand changes are calculated in cents per kilowatt or dollar relative to actual peak demand. This peak demand change can be very large as a percentage of the total utility bill for a particular calculator.

피크 수요 요금이 증가하기 때문에, 대형 산업의 전력 사용자는 전력 설비로부터의 피크 전력 수요를 감소시키기 위한 방법을 찾기 시작했다. 하나의 방법은 피크 수요를 감소시키는 것이다. 피크 수요 감소는 허용될 수 있는 로드만이 동시에 동작되도록 장치를 순차적으로 운용하는 것이다. 이 방법은 제어하는데 많은 비용이 소요되고 사용자를 제한한다.As peak demand charges increase, power users in large industries have begun to look for ways to reduce peak power demand from power utilities. One way is to reduce peak demand. Peak demand reduction is to operate the device sequentially so that only loads that can be tolerated are operated simultaneously. This method is expensive to control and limits the user.

다른 방법은 소비자가 사용하는 전기 로드의 효율을 증가시키는 것이다. 이 방법이 바람직하기는 하지만, 이는 피크 수요를 감소시키는데 있어서는 상대적으로 별 소용이 없으며, 또한 사용자가 지불하여야 하는 요금에 가장 영향을 많이 미치는 것은 피크 수요이다.Another way is to increase the efficiency of the electrical loads used by the consumer. Although this method is preferred, it is relatively useless in reducing peak demand, and it is the peak demand that most affects the fee the user must pay.

세 번째 방법은 피킹 제너레이터를 사용하는 것이다. 피킹 제너레이터는 피크 수요 중에 사용되도록 전력 회사에 의하여 제공되는 제너레이터이다. 이들은 설비 사용자측에 매우 가깝게 배치될 수 있다. 피킹 장치(제너레이터)와 관련된 문제는 과도한 자본 투자, 낮은 듀티 사이클, 심각한 환경 문제 및 완료전의 상대적으로 긴 시간 등이다.The third way is to use a peaking generator. The peaking generator is a generator provided by the utility company for use during peak demand. They can be placed very close to the facility user. Problems associated with picking devices (generators) include excessive capital investment, low duty cycles, severe environmental problems and relatively long time before completion.

본 발명은 전기 설비에 의하여 공급되는 전력 소비를 사용자측에서 관리하는 시스템 및 방법에 관한 것이며, 특히 전기 설비로부터의 사용자 피크 전력 수요 변화를 감소시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전력 설비 사용자에서의 확률적 또는 그 외의 피크 전력 수요를 감지하고 사용자측에 배치된 이차 전력 소스를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 오프 피크 전력 수요 기간 중에 사용자측에서 전력을 구입하여 저장하고 수요가 많은 시간에 저장된 전력을 사용하게 하여 로드를 이동시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to systems and methods for managing the power consumption supplied by an electrical installation on the user side, and more particularly to a system and method for reducing user peak power demand variations from electrical installations. In particular, the present invention relates to apparatus and methods for detecting probabilistic or other peak power demands at a power facility user and controlling secondary power sources disposed on the user side. The present invention also relates to an apparatus and method for moving loads by purchasing and storing power on the user side during off-peak power demand periods and using the stored power at high demand times.

도 1a는 가상 사용자 장치의 일정한 조명 로드에 대한 전력 수요 대 시간의 그래프이다.1A is a graph of power demand versus time for a constant lighting load of a virtual user device.

도 1b는 가상 사용자 장치의 반무작위 가변 로드에 대한 전력 수요 대 시간의 그래프이다.1B is a graph of power demand versus time for a semi-randomly variable load of a virtual user device.

도 1c는 가상 사용자 장치의 반무작위 긴 사이클 로드에 대한 전력 수요 대 시간의 그래프이다.1C is a graph of power demand versus time for a semi-random long cycle load of a virtual user device.

도 1d는 가상 사용자 장치에 대한 전력 수요 대 시간의 그래프이며, 상기와 같은 장치에 대한 일별 복합 로드 형태를 나타낸다.1D is a graph of power demand vs. time for a virtual user device, showing the daily composite load form for such a device.

도 2는 본 발명에 따라 형성된 사용자측 전력 관리 시스템의 블록인데, 사용자 장치와 현재 전력 설비의 전력 라인과의 인터페이스를 도시한다.2 is a block of a user-side power management system formed in accordance with the present invention, illustrating an interface between a user device and a power line of a current power facility.

도 3은 본 발명에 따라 형성된 선택적인 전력 관리 시스템의 계략도이다.3 is a schematic diagram of an optional power management system formed in accordance with the present invention.

도 4는 도 1d와 많은 점에서 유사한 전력 수요 대 시간의 그래프인데, 본 발명에 따른 시스템과 방법을 이용함으로써 로드를 글램핑한 결과를 나타낸다.FIG. 4 is a graph of power demand versus time in many respects to FIG. 1D, showing the results of clamping the load by using the system and method according to the present invention.

도 5는 도 4와 많은 점에서 유사한 전력 수요에 대한 시간의 그래프인데, 장치에서 동작하는 본 발명의 전력 관리 시스템을 가진 가상 사용자 장치의 일별 로드 형태를 도시한다.FIG. 5 is a graph of time for similar power demand in many respects to FIG. 4, illustrating the daily load form of a virtual user device having a power management system of the present invention operating on the device.

본 발명의 목적은 사용자측상의 전력을 관리하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a system and method for managing power on the user side.

본 발명의 다른 목적은 형광등과 같은 특정의 상대적으로 일정하고 큰 사용자 로드에 축전 배터리로부터의 전력을 제어하여 전달하여, 전력 설비로부터 정상적으로 발생되는 피크 전력 수요를 우회시킴으로써 전력 설비로부터의 사용자 피크 전력 수요를 감소시키는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to control and deliver power from an accumulator battery to a particular relatively constant and large user load, such as a fluorescent lamp, thereby bypassing the peak power demand normally generated from the power facility, thereby causing user peak power demand from the power facility. It is to provide a device for reducing.

형광등과 같은 특정의 로드에 축전 배터리로부터의 전력을 제어하여 전달하여, 전력 설비로부터 정상적으로 발생되는 피크 전력 수요를 우회시킴으로써 전력 설비로부터의 사용자 피크 전력 수요를 감소시키는 것은 매우 중요하며, AC 전력 또는 DC로 컨버팅된 AC 전력으로부터 분리되어 그리고 별도로 직류 전력을 공급받는 큰 사용자 로드의 빠른 변화 요구를 처리할 땐 종래 기술과 차이점이다.It is very important to reduce the user peak power demand from the power plant by controlling and delivering power from the storage battery to a specific load, such as a fluorescent lamp, by bypassing the peak power demand normally generated from the power plant, either AC power or DC. This differs from the prior art when dealing with the fast changing demands of large user loads that are separated from and converted to AC power and separately powered by direct current.

본 발명의 다른 목적은 별도 회로로서 축전 배터리를 이용할 수 있는 고 효율 스위칭 모드 전력 공급장치를 기초로 AC 전력을 DC 전력으로 컨버팅하는 전력 관리 시스템에 사용되는 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for use in a power management system for converting AC power to DC power based on a high efficiency switching mode power supply that can utilize a storage battery as a separate circuit.

본 발명의 다른 목적은 전력 관리 시스템에 사용되며, 전력 관리 시스템에 의하여 검출된 피크 전력 수요의 크기에 응답하여 축전 배터리 장치로부터의 전력 비례적으로 전달하는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for use in a power management system, which delivers power proportionally from a storage battery device in response to the magnitude of peak power demand detected by the power management system.

본 발명의 목적은 다른 방법에 비하여 조명등 또는 그 외의 전기 로드와 같은 주요 로드 영역에서 사용자에 의한 전력 사용 효율을 자동으로 그리고 상당히 증가시킬 수 있는 사용자측 전력 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a user side power management system and method which can automatically and significantly increase the power usage efficiency by a user in key load areas such as lighting or other electrical loads as compared to other methods.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자측 전력 관리 시스템은 하나 이상의 센서를 가지며 사용자 장치로 인입되는 설비의 전력 라인에 연결된 전력 트랜스듀서를 포함한다. 전력 트랜스듀서는 사용자 장치에 공급되는 전력을 측정하고, 공급 전력에 비례하는 신호를 제공한다.According to one embodiment of the invention, a user-side power management system includes a power transducer having one or more sensors and connected to a power line of a facility that is drawn into a user device. The power transducer measures the power supplied to the user device and provides a signal proportional to the power supplied.

상기 시스템은 전력 트랜스듀서의 출력에 연결된 적분기를 더 포함한다. 적분기는 전력 설비가 피크 전력 소모를 측정하는 것과 동일한 방식으로 소정 적분 주기 동안, 전력 트랜스듀서로부터의 신호를 평균낸다. 적분기로부터의 출력 신호는 시스템에 포함된 비교 회로(또는 비교기로서 동작하는 차동 증폭기 회로)의 한쪽 입력에 제공된다.The system further includes an integrator coupled to the output of the power transducer. The integrator averages the signals from the power transducers over a predetermined integration period in the same way that the power facility measures peak power consumption. The output signal from the integrator is provided to one input of a comparison circuit (or a differential amplifier circuit operating as a comparator) included in the system.

비교 회로의 다른쪽 입력은 자동 조절가능한 설정점 회로 또는 수동으로 조절가능한 설정점 회로중 하나에 연결되는데, 이들은 적당한 스위칭 회로에 의하여 비교 회로에 연결될 수 있다. 설정점 회로는 비교 회로에 임계 신호를 제공한다.The other input of the comparison circuit is connected to either an automatically adjustable setpoint circuit or a manually adjustable setpoint circuit, which can be connected to the comparison circuit by a suitable switching circuit. The set point circuit provides a threshold signal to the comparison circuit.

비교 회로는 설정점 회로의 임계 신호와 적분기의 신호를 비교하고, 만약 적분기 출력 회로가 임계 신호보다 크거나 동일하면 적어도 하나의 어떤 크기의 출력 신호를 제공하고, 만약 적분기 출력 신호가 임계 신호보다 적으면 적어도 하나의 다른 크기의 출력 신호를 제공한다.The comparison circuit compares the threshold signal of the setpoint circuit with the signal of the integrator, and if the integrator output circuit is greater than or equal to the threshold signal, provides an output signal of at least one magnitude, and if the integrator output signal is less than the threshold signal. Provide an output signal of at least one other magnitude.

본 발명의 전력 관리 시스템은 바람직하게 스위칭 모드 전력 공급장치인 AC/DC 컨버터를 더 포함한다. 전력 공급장치는 비교(또는 차동 증폭기) 회로로부터 출력 신호가 제공되는 제어 입력을 가진다. 스위칭 전력 공급장치는 사용자 장치로 전력 설비에 의하여 제공되는 적어도 일부분의 AC 전력을 수신하고 이를 그 출력에서 DC 전력으로 변환시킨다.The power management system of the present invention further comprises an AC / DC converter, which is preferably a switched mode power supply. The power supply has a control input provided with an output signal from a comparison (or differential amplifier) circuit. The switching power supply receives at least a portion of the AC power provided by the power facility to the user device and converts it to DC power at its output.

스위칭 모드 전력 공급장치로부터의 DC 전력은 격리(isolation)와 배전(distribution) 회로 및 배터리와 같은 축전 장치로 제공된다. 격리와 배전회로는 소비자 장치에 의하여 소비된 전력량과 시스템의 전력 트랜스듀서에 의하여 감지된 전력량에 따라 DC 전력 공급장치 또는 축전 배터리로부터의 또는 이둘 모두로부터 비례하는 전력을 제어하고 이를 로드로 공급한다.DC power from a switched mode power supply is provided to power storage devices such as isolation and distribution circuits and batteries. Isolation and distribution circuits control and supply proportional power to or from the DC power supply or storage battery or both depending on the amount of power consumed by the consumer device and the amount of power sensed by the system's power transducer.

이러한 본 발명의 목적들, 특징 및 장점은 이하 첨부된 도면을 참조로 설명된다.These objects, features and advantages of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.

제 2도를 참조하면, 본 발명에 따른 사용자측 전력 관리 시스템은 사용자 로드 수요를 모니터링하기 위하여 사용자 장치의 현재 전력 배선과 용이하게 상호연결될 수 있다. 본 발명을 용이하게 이해하기 위하여, 도 2는 전력 설비로부터 유입되고 사용자 장치에 수신되는 3상 전력 배선(즉 각각의 상에 대하여 L1, L2, L3으로 표시된 와이어) 및 중성(즉, N) 와이어를 도시한다. 3상 와이어(L1, L2, L3) 및 중성 와이어(N)는 사용자 장치의 주 배전 패널(2)에 의하여 수용된다. 주 배전 패널(2)은 전체 장치를 통하여 전력을 배전하고, 많은 경우에 장치의 여러 가지 조명 회로에 전력을 공급하는 조명 배전 패널(4)에 전력을 공급한다. 즉, 주 배전 패널(2)은 통상적으로 전체 사용자 장치에 전력 설비의 3상 전력 배선을 분배하고, 이렇게 함으로써 사용자 장치에 의하여 공급되는 여러 가지 로드에 전력을 배전한다. 도 1a-1c에 도시된 바와 같이, 공익(public) 전력 공급 설비 또는 전력 공급 설비에서 발생된 AC 전력에 적당한 3가지 종류의 일반 AC 전력 로드가 있으며, 이들은 조명 로드(도 1a 참조), 반무작위 가변 로드(도 1b참조) 및 반무작위 긴 사이클 로드(도 1c 참조)이다. 따라서, 3상 전력 배선(L1, L2, L3) 및 중성 와이어(N)는 주 배전 패널(2)의 공익 전력 공급 설비측으로부터 연결되고 여기서부터 사용자측상의 AC 전기 도체로서 전기 설비로부터 발생된 전력에 적합한 복합 로드와 연결된다. 이는 도 1a-1c에 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, the user side power management system according to the present invention can be easily interconnected with the current power wiring of the user device to monitor user load demand. To facilitate understanding of the present invention, FIG. 2 shows three phase power wiring (ie wires labeled L1, L2, L3 for each phase) and neutral (ie N) wires coming from the power installation and received at the user device. Shows. The three phase wires L1, L2, L3 and the neutral wire N are received by the main power distribution panel 2 of the user device. The main power distribution panel 2 distributes power through the whole device and in many cases powers the light distribution panel 4 which powers the various lighting circuits of the device. That is, the main distribution panel 2 typically distributes the three phase power wiring of the power installation to the entire user equipment, thereby distributing power to the various loads supplied by the user equipment. As shown in FIGS. 1A-1C, there are three types of general AC power loads suitable for AC power generated from a public power supply or from a power supply, which are lighting rods (see FIG. 1A), semi-random Variable rods (see FIG. 1B) and semi-random long cycle rods (see FIG. 1C). Thus, the three-phase power wirings L1, L2, L3 and the neutral wire N are connected from the utility power supply side of the main distribution panel 2 and from there are connected to the power generated from the electrical installation as an AC electrical conductor on the user side. It is connected with a suitable composite rod. This is illustrated in Figures 1A-1C.

일반적으로, 주 배전 패널(2) 및 조명 배전 패널(4)은 중성 라인(8)을 포함하여 하나 이상의 전력 라인(6)에 의하여 서로 연결되는데, 그러나, 본 발명의 목적을 위하여, 주 배전 패널(2)과 조명 배전 패널(4)사이의 상호연결은 도 2의 점선에 도시된 바와 같이, 중단되어 있다. 인버터(1)의 유입에 의한 이와 같은 주 배전 패널(2)과 조명 배전 패널(4)사이의 라인의 중단은 만약 AC 전력에 의하여 전체 또는 부분적으로 조명 로드가 전원을 공급받는 상황으로부터 구별되는 직류에 의하여만 조명 로드가 전원을 공급받을 수 없는 상태에서만 필요하다. AC가 전혀 공급되지 않아 전기 장치가 중지될 수 있는 모든 경우에, 직류에 의하여만 조명 로드가 전원을 공급받을 수 없는 상태까지, 인버터(1)는 AC 전력을 공급하기 위하여 이용되어야 한다.In general, the main power distribution panel 2 and the lighting power distribution panel 4 are connected to each other by one or more power lines 6, including the neutral line 8, however, for the purposes of the present invention, the main power distribution panel The interconnection between 2 and the lighting distribution panel 4 is interrupted, as shown in the dashed line in FIG. 2. The interruption of the line between the main distribution panel 2 and the lighting distribution panel 4 by the inflow of the inverter 1 is a direct current which is distinguished from the situation in which the lighting rod is powered in whole or in part by AC power. It is only necessary if the light load is not powered. In all cases where no AC is supplied so that the electrical device can be stopped, the inverter 1 must be used to supply AC power until the lighting rod cannot be powered only by direct current.

본 발명에 따르면, 전력 관리 시스템은 전력 트랜스듀서(10)를 포함한다. 전력 트랜스듀서(10)는 하나 이상의 전압 또는 전류 센서(12)와 관련되며, 각각의 센서는 각각의 전력 라인 상(phase)에 연결되어 있다. 전력 트랜스듀서(10)는 전력 공급 설비로부터 사용자 장치에 의하여 소비된 전력을 실시간으로 측정하고 상기 측정에 대응하는 출력 신호를 제공한다. 전력 트랜스듀서(10)에 의하여 제공된 출력 신호는 사용자 장치에 의하여 소비된 전력의 크기에 비례한다. 예를 들어, 출력 신호는 전압인 수 있으며, 0 내지 ±10볼트 범위를 가지는데, 이는 0 내지 100킬로와트의 전력 소비에 상응한다. 본 발명의 전력 관리 시스템에 이용될 수 있는 적당한 전력 트랜스듀서(10)는 로체스터 인스트루먼트 시스템 인코포레이트에 의하여 제조된 PCE-20이다.According to the present invention, the power management system includes a power transducer 10. The power transducer 10 is associated with one or more voltage or current sensors 12, each sensor connected to a respective power line phase. The power transducer 10 measures in real time the power consumed by the user device from the power supply and provides an output signal corresponding to the measurement. The output signal provided by the power transducer 10 is proportional to the amount of power consumed by the user device. For example, the output signal can be a voltage and has a range of 0 to ± 10 volts, which corresponds to a power consumption of 0 to 100 kilowatts. A suitable power transducer 10 that can be used in the power management system of the present invention is PCE-20 manufactured by Rochester Instrument System Incorporated.

전력 트랜스듀서(10)로부터의 출력 신호는 바람직하게 적분기 회로(14)에 제공된다. 적분기 회로(14)는 전력 트랜스듀서에 의한 실시간 전력 측정을 평균화한다. 적분기 회로(14)는 전력 공급 설비가 그 사용자의 피크 전력 수요를 평균내기 위하여 이용하는 유사한 적분 회로의 동작과 유사하다.The output signal from the power transducer 10 is preferably provided to the integrator circuit 14. Integrator circuit 14 averages the real-time power measurements by the power transducers. Integrator circuit 14 is similar to the operation of a similar integrator circuit that the power supply uses to average its user's peak power demand.

적분기 회로(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피드백 캐패시터(18) 및 입력 저항기(20)를 가진 연산 증폭기(16)를 이용하는 것을 포함하여, 여러 가지 방법으로 형성될 수 있다. 캐패시터(18) 및 저항기(20)는 적정한 적분 시간을 제공하도록 선택된다. 도 2에 도시된 적분기 회로(14)는 부(negative) 이득을 제공하며; 따라서, 상기와 같은 회로가 이용되면, 적분기 회로는 전력 공급 설비로부터 제공되고 센서(12)에 의하여 감지되는 전력의 변화에 응답하여 가변하는 양의 출력 전압 신호를 제공하도록 전력 트랜스듀서의 0 내지 -10V 출력에 연결될 수 있다.The integrator circuit 14 can be formed in a number of ways, including using an operational amplifier 16 having a feedback capacitor 18 and an input resistor 20, as shown in FIG. Capacitor 18 and resistor 20 are selected to provide adequate integration time. The integrator circuit 14 shown in FIG. 2 provides a negative gain; Thus, if such a circuit is used, the integrator circuit is provided from the power supply and provides a variable output voltage signal from 0 to − of the power transducer in response to a change in power sensed by the sensor 12. Can be connected to a 10V output.

본 발명의 전력 관리 시스템은 바람직하게 차동 증폭기 회로(21)인 비교 회로를 더 포함한다. 적분기 회로(14)의 출력은 차동 증폭기 회로(21)의 제 1입력에 제공된다. 차동 증폭기 회로(21)의 제 2입력은 스위칭 회로(22)에 연결되는데, 스위칭 회로는 도 2에서 이중 접점 스위치(22a)로서 도시되어 있다.The power management system of the present invention further comprises a comparison circuit, which is preferably a differential amplifier circuit 21. The output of the integrator circuit 14 is provided to the first input of the differential amplifier circuit 21. The second input of the differential amplifier circuit 21 is connected to the switching circuit 22, which is shown as a double contact switch 22a in FIG.

특히, 스위칭 회로의 "와이퍼(wiper)" 암(24)은 차동 증폭기 회로(21)의 제 2입력에 연결된다. 스위칭 회로(22)의 접점(26)은 자동으로 조절가능한 설정점 회로(28)에 연결되고, 스위칭 회로(22)의 다른 접점(30)은 수동으로 조절가능한 설정점 회로(32)에 연결된다.In particular, the "wiper" arm 24 of the switching circuit is connected to the second input of the differential amplifier circuit 21. The contact 26 of the switching circuit 22 is connected to an automatically adjustable set point circuit 28, and the other contact 30 of the switching circuit 22 is connected to a manually adjustable set point circuit 32. .

자동 및 수동 조절가능 설정점 회로(28, 32)는 전압 형태일 수 있는 임계 신호를 스위칭 회로(22)를 통하여 차동 증폭기 회로(21)의 제 2입력에 제공한다. 임계 신호는 전력 관리 시스템의 일부를 형성하는 축전 배터리(34)와 같은 이차 DC 전력 소스가 사용자 장치의 하나 이상의 여러 가지 로드에 전력을 공급할 때 받아들이는 전력 레벨을 나타낸다.Automatic and manually adjustable setpoint circuits 28 and 32 provide a threshold signal, which may be in the form of a voltage, via switching circuit 22 to a second input of differential amplifier circuit 21. The threshold signal represents the power level that a secondary DC power source, such as storage battery 34, that forms part of the power management system, accepts when powering one or more of the various loads of the user device.

여러 가지 수동 조절가능 설정점 회로가 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어 양전압과 음전압 또는 전압V1과 그라운드사이에 연결된 전위차계(36)이며, 스위칭 회로의 와이퍼 암은 스위칭 회로(22)의 접점(30)에 연결된다. 상기와 같은 회로는 차동 증폭기 회로(21)에 임계 전압을 제공한다. 설정점 회로(32)는 사용자 에너지 소비 형태를 분석한 후에 조정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임계치는 사용자 일별 전력 수요에서 확률적인 또는 정기적인 (즉, 비무작위, 시간) 피크가 전력 관리 시스템의 이차 DC 전력 소스에 의하여 전부다 또는 비례적으로 공급되도록 설정된다.Various manually adjustable setpoint circuits can be used in the present invention. For example, there is a potentiometer 36 connected between a positive voltage and a negative voltage or voltage V1 and ground, and the wiper arm of the switching circuit is connected to the contact 30 of the switching circuit 22. Such a circuit provides a threshold voltage to the differential amplifier circuit 21. The set point circuit 32 is adjusted after analyzing the user energy consumption pattern. As shown in FIG. 2, the threshold is set such that a probabilistic or periodic (ie non-random, time) peak in user daily power demand is supplied all or proportionally by the secondary DC power source of the power management system.

자동 조절가능 설정점 회로(28)는 예를 들어 일별 또는 달별로 소정 시간 주기에 대한 실제 피크 전력 수요의 최대값을 주기적으로 유도하여 저장하고, 회로에 의하여 계산된 "이동 평균"을 근거로한 임계치를 제공한다. 이러한 임계 신호는 스위칭 회로(22)를 통하여 차동 증폭기 회로(21)의 입력에 제공된다. 자동 설정점 회로(28)는 계산된 사용자 피크 전력 요금의 이동 평균에 따라 임계값을 자동을 조절한다. 상기와 같은 회로의 예는 필립 알렌더프등의 미국특허 4,731,547에 개시되어 있으며, 이는 여기에 참조된다. 그 이름으로 알 수 있는 바와 같이, 비교(또는 바람직하게 차동 증폭기) 회로(21)는 스위칭 회로(22)에 의하여 선택된 설정점회로(28, 32)중 하나에 의하여 제공되는 임계 신호와 소정 적분 주기를 통하여 평균된 전력 공급 설비로부터 제공된 전력을 나타내는 적분기 회로(14)의 출력 신호를 비교한다. 적분기 회로(14)의 출력 신호가 임계 신호보다 크면, 즉 과도한 피크 전력이 소비되는 것으로 나타나면, 차동 증폭기 회로(21)는 이를 감지하여 전력 관리 시스템의 일부를 형성하는 AC/DC 컨버터 또는 스위칭 모드 전력 공급장치(38)를 제어하도록 하는 비례 출력 신호를 제공한다.The auto-adjustable setpoint circuit 28 periodically derives and stores the maximum value of the actual peak power demand for a predetermined time period, for example, on a daily or monthly basis, and based on the "moving average" calculated by the circuit. Provide a threshold. This threshold signal is provided to the input of the differential amplifier circuit 21 via the switching circuit 22. The automatic setpoint circuit 28 automatically adjusts the threshold according to the moving average of the calculated user peak power bill. An example of such a circuit is disclosed in US Pat. No. 4,731,547 to Philip Allenduff et al., Which is incorporated herein by reference. As its name suggests, the comparison (or preferably differential amplifier) circuit 21 is a threshold signal provided by one of the set point circuits 28, 32 selected by the switching circuit 22 and a predetermined integration period. Compare the output signal of the integrator circuit 14, which represents the power provided from the averaged power supply facility. If the output signal of the integrator circuit 14 is greater than the threshold signal, i.e., excessive peak power is consumed, then the differential amplifier circuit 21 senses this and forms an AC / DC converter or switching mode power that forms part of the power management system. It provides a proportional output signal to control the feeder 38.

본 발명에 사용하기에 적합한 차동 증폭기 회로(21)의 예는 피드백 저항기(42) 및 입력 저항기(44)를 가진 연상 증폭기(40)이며, 임계 신호는 입력 저항기(44)를 통하여 연산 증폭기(40)의 반전 입력에 제공되고, 적분기 회로(14)의 출력 신호는 제 2입력 저항기(43)의 한쪽에 제공되고, 상기 제 2입력 저항기의 다른 쪽은 연산 증폭기의 비반전 입력에 연결되고 또한 다른 저항기(45)를 통하여 그라운드에 연결된다. 제 1입력 저항기(44) 및 피드백 저항기(42)의 값이 제 1입력 저항기(43) 및 그라운드에 연결된 저항기(45)와 각각 동일할 경우, 차동 증폭기 회로(21)의 출력 신호는 피드백 저항기(42) 값과 제 1입력 저항기(44) 값 사이의 비율을 곱한 임계 신호 및 적분기 회로의 출력 신호의 전압 레벨사이의 차이와 동일한 전압 레벨일 수 있다. 따라서, 차동 증폭기 회로(21)의 출력 신호는 바람직하게 적분기 회로(14)의 출력 신호와 설정점 임계 신호 레벨사이의 차이에 비례하여 가변하는 전압 레벨이다.An example of a differential amplifier circuit 21 suitable for use in the present invention is an associative amplifier 40 having a feedback resistor 42 and an input resistor 44, with the threshold signal being passed through the input resistor 44 to the operational amplifier 40. The output signal of the integrator circuit 14 is provided on one side of the second input resistor 43, the other of the second input resistor is connected to the non-inverting input of the operational amplifier and It is connected to ground via a resistor 45. When the values of the first input resistor 44 and the feedback resistor 42 are equal to the first input resistor 43 and the resistor 45 connected to the ground, respectively, the output signal of the differential amplifier circuit 21 is the feedback resistor ( 42) can be the same voltage level as the difference between the threshold signal multiplied by the ratio between the value and the value of the first input resistor 44 and the voltage level of the output signal of the integrator circuit. Thus, the output signal of the differential amplifier circuit 21 is preferably a voltage level that varies in proportion to the difference between the output signal of the integrator circuit 14 and the set point threshold signal level.

이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 많은 AC/DC 전력 공급장치는 그들의 제어 신호 입력에 인가되는 전압에 비례하여 출력 전압 레벨을 조정하고 예를 들어125 내지 110볼트의 출력 조정에 대하여 0 내지 10볼트의 양의 제어 신호 전압상에서 동작한다. 적분기 회로의 출력 신호의 레벨이 설정점 임계 신호 레벨이하 일 때, 차동 증폭기 회로(21)로부터의 출력 신호에서 음 전압이 스윙하는 것을 방지하기 위하여, 연산 증폭기(40)의 공급 단자에 양의 공급 전압을 제공하고 음의 공급 단자를 그라운드에 연결할 수 있다. 선택적으로, 적분기 회로(14)의 출력 신호가 설정점 임계 신호 레벨보다 작을 때, 차동 증폭기의 출력 신호를 0볼트로 클램핑하기 위하여 애노드는 그라운드에 연결되고 캐소드는 연산 증폭기(40)의 출력에 연결된 다이오드(도시안됨)를 연결할 수 있다.As will be described in detail below, many AC / DC power supplies adjust the output voltage level in proportion to the voltage applied to their control signal input and, for example, from 0 to 10 volts for an output adjustment of 125 to 110 volts. Operate on positive control signal voltage. When the level of the output signal of the integrator circuit is below the set point threshold signal level, a positive supply to the supply terminal of the operational amplifier 40 to prevent the negative voltage from swinging in the output signal from the differential amplifier circuit 21. It can provide voltage and connect a negative supply terminal to ground. Optionally, when the output signal of the integrator circuit 14 is less than the setpoint threshold signal level, the anode is connected to ground and the cathode is connected to the output of the operational amplifier 40 to clamp the output signal of the differential amplifier to zero volts. A diode (not shown) can be connected.

임계 신호와 적분기 회로의 출력 신호사이의 차이에 비례하는 연속 가변 출력 신호를 제공하는 차동 증폭기 회로(21)를 사용하는 대신, 연산 증폭기 형태의 단순 비교기가 이용될 수 있다. 적분기의 출력 신호와 임계 신호는 상기 비교기의 두 입력에 제공되고, 비교기의 출력 신호는 AC/DC 컨버터(38)의 제어 입력에 제공된다. 적분기 회로의 출력 신호가 임계 신호보다 클 때, 비교기의 출력 신호는 제 1입력 전압 레벨을 제공하도록 AC/DC 컨버터(38)에 신호를 제공하는 제 1상태에 있다. 적분기 회로의 출력 신호가 임계 신호보다 작거나 같을 때, 비교기의 출력 신호는 제 2입력 전압 레벨을 제공하도록 AC/DC 컨버터(38)에 신호를 제공하는 제 2상태에 있다.Instead of using a differential amplifier circuit 21 that provides a continuously variable output signal proportional to the difference between the threshold signal and the output signal of the integrator circuit, a simple comparator in the form of an operational amplifier may be used. The output signal of the integrator and the threshold signal are provided to the two inputs of the comparator, and the output signal of the comparator is provided to the control input of the AC / DC converter 38. When the output signal of the integrator circuit is greater than the threshold signal, the output signal of the comparator is in a first state that provides a signal to AC / DC converter 38 to provide a first input voltage level. When the output signal of the integrator circuit is less than or equal to the threshold signal, the output signal of the comparator is in a second state that provides a signal to AC / DC converter 38 to provide a second input voltage level.

전술한 바와 같이, 본 발명의 전력 관리 시스템은 AC/DC 컨버터 회로(38)를 포함한다. 바람직하게, 컨버터 회로(38)는 우수한 레귤레이션과 높은 효율을 가진 것으로 알려진 스위칭 모드의 파워 공급장치이다. 주 배전 패널(2)로부터 유입되고 원래 조명 배전 패널(4)에 제공되는 파워 라인(6) 및 중성 라인(8)은 이제 스위칭 전력 공급장치(38)의 AC 입력에 제공된다. 비교기 또는 차동 증폭기 회로(21)의 출력 신호는 전력 공급장치의 제어 입력에 제공된다. 스위칭 전력 공급장치(38)는 제공된 AC 전력을 DC 전압과 전류로 변환시켜 도 2에 도시된 바와 같이 형광등 로드(46)와 같은 사용자 장치에서 특정 로드 또는 로드들을 동작시키도록 한다. 본 발명의 전력 관리 시스템에 사용될 수 있는 적당한 AC/DC 스위칭 전력 공급장치(38)는 코네팃컷주에 위치한 테크닉 파워 코포레이션에 의하여 제조된 부품번호 2678644이다. 더 큰 전력을 처리하기 위하여, 몇 개의 전력 공급장치가 병렬로 연결될 수 있으며, 이들 모두는 비교기 또는 차동 증폭기 회로(21)에 의하여 제어된다. 어떠한 AC/DC 컨버터(38)가 사용되더라도, 비교기 또는 차동 증폭기 회로(21)는 적합한 제어 신호를 제공하여 필요에 따라 컨버터 출력을 제어하도록 한다.As mentioned above, the power management system of the present invention includes an AC / DC converter circuit 38. Preferably, converter circuit 38 is a switching mode power supply known to have good regulation and high efficiency. The power line 6 and the neutral line 8, which are introduced from the main distribution panel 2 and originally provided to the lighting distribution panel 4, are now provided to the AC input of the switching power supply 38. The output signal of the comparator or differential amplifier circuit 21 is provided to the control input of the power supply. Switching power supply 38 converts the provided AC power into DC voltage and current to operate a particular load or loads in a user device, such as fluorescent rod 46, as shown in FIG. A suitable AC / DC switching power supply 38 that may be used in the power management system of the present invention is part number 2678644 manufactured by Technic Power Corporation of Connecticut. In order to process larger power, several power supplies can be connected in parallel, all of which are controlled by a comparator or differential amplifier circuit 21. Whatever AC / DC converter 38 is used, the comparator or differential amplifier circuit 21 provides a suitable control signal to control the converter output as needed.

스위칭 전력 공급장치(38)의 출력 전압은 수신되는 제어 신호에 비례하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급장치는 전력 공급장치의 제어 입력에 제공된 0 내지 10볼트의 제어 전압이 125 내지 110볼트의 전력 공급장치의 출력 DC 전압을 역으로 조절하도록 선택되거나 설계될 수 있다. 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, AC/DC 전력 공급장치(38)의 출력 전압 제어는 전력 관리 시스템에 있어서 매우 중요한데, 이는 전력 공급 설비 또는 사용자 장치에 위치한 축전 배터리(34)와 같은 이차 DC 소스로부터의 전력에 의하여 조명 로드 또는 그 외의 로드가 구동되도록 하기 때문이다.The output voltage of the switching power supply 38 can be adjusted in proportion to the control signal received. For example, the power supply may be selected or designed such that a control voltage of 0-10 volts provided to the control input of the power supply reversely regulates the output DC voltage of the power supply of 125-110 volts. As described in detail below, output voltage control of the AC / DC power supply 38 is very important for a power management system, which is from a secondary DC source such as a storage battery 34 located in a power supply or user equipment. This is because the lighting rod or the other rod is driven by the power of.

AC/DC 전력 공급장치(38)의 DC 출력 전압은 전력 격리와 배전 회로(48) 및 이차 DC 전력 소스에 제공되며, 상기 이차 DC 전력 소스는 본 발명에서 축전 배터리(34)이다. 특히, 전력 공급장치(38)의 양의 단자는 전력 격리와 배전 회로(48)의 입력에 제공되는데, 전력 격리와 배전 회로의 한쪽 입력은 조명 배전 패널(4)에 연결된 파워 라인(6)에 제공되며, 전력 격리와 배전 회로의 다른쪽 입력은 축전 배터리(34)의 양의 단자에 제공된다. 전력 공급장치(38)의 음의 출력은 축전 배터리(34)의 음의 출력에 연결되고 또한 조명 배전 패널(4)에 연결된 중성 라인(8)에 연결된다. 이렇게 연결되면, AC/DC 전력 공급장치(38)는 사용자의 조명 또는 다른 로드(46)에 DC 전력을 공급할 뿐만 아니라 저전력 수요 시간에 축전 배터리(34)를 충전시킨다.The DC output voltage of the AC / DC power supply 38 is provided to power isolation and distribution circuitry 48 and a secondary DC power source, which secondary battery is a storage battery 34 in the present invention. In particular, a positive terminal of the power supply 38 is provided at the input of the power isolation and distribution circuit 48, with one input of the power isolation and distribution circuit connected to a power line 6 connected to the lighting distribution panel 4. The other input of the power isolation and distribution circuit is provided at the positive terminal of the storage battery 34. The negative output of the power supply 38 is connected to the negative output of the storage battery 34 and to a neutral line 8 connected to the lighting distribution panel 4. When so connected, the AC / DC power supply 38 not only supplies DC power to the user's lighting or other load 46 but also charges the storage battery 34 at low power demand times.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 전력 격리와 배전 회로(48)는 기본적으로 서로 연결된 3개의 다이오드(50, 52, 54)로 구성된다. 제 3다이오드(54)의 애노드는 전력 공급장치(38)의 양의 출력 단자에 연결되고, 캐소드는 축전 배터리(34)의 양의 단자에 연결된다. 제 2다이오드(52)의 애노드는 축전 배터리(34)의 양의 단자에 연결되고 캐소드는 전력 격리와 배전 회로(48)의 제 1출력에 연결되는데, 상기 회로의 출력은 조명 배전 패널(4)에 제공된 전력 라인(6)에 연결되어 있다. 제 1다이오드(50)의 애노드는 전력 공급장치(38)의 양의 출력 단자에 연결되고, 캐소드는 제 2다이오드(52)의 캐소드와 전력 격리와 배전 회로(48)의 제 1출력에 연결되어 있다.In a preferred embodiment of the invention, the power isolation and power distribution circuit 48 consists essentially of three diodes 50, 52, 54 connected to each other. The anode of the third diode 54 is connected to the positive output terminal of the power supply 38 and the cathode is connected to the positive terminal of the storage battery 34. The anode of the second diode 52 is connected to the positive terminal of the storage battery 34 and the cathode is connected to the power isolation and the first output of the power distribution circuit 48, the output of which is the lighting power distribution panel 4. It is connected to the power line 6 provided in. The anode of the first diode 50 is connected to the positive output terminal of the power supply 38, and the cathode is connected to the cathode of the second diode 52 and the first output of the power isolation and distribution circuit 48. have.

전력 격리와 배전 회로의 다이오드는 축전 배터리(34)와 AC/DC 전력 공급장치(38)를 격리시키고, 큰 "무효 밴드" 또는 버퍼 영역을 제공하여, 조명 또는 그 외의 로드(46)에 전력을 공급하기 위하여 축전 배터리가 회로로 스위칭되도록 하거나 또는 회로로부터 격리되도록 한다. 전력 격리와 배전 회로에 이용된 다이오드(50-54)는 바람직하게 고전력 실리콘 다이오드이다.Diodes in the power isolation and distribution circuitry isolate the storage battery 34 and the AC / DC power supply 38 and provide a large “invalid band” or buffer area to power the lighting or other load 46. To supply, the storage battery is switched to or isolated from the circuit. Diodes 50-54 used in power isolation and distribution circuits are preferably high power silicon diodes.

전력 격리와 배전 회로(48), 전력 공급장치(38) 및 축전 배터리(34)는 다음과 같이 동작한다. 예를 들어, 축전 배터리는 124볼트 DC이고, AC/DC 전력 공급장치는 125볼트 DC라고 가정하면, 제 1 및 제 3다이오드(50, 54)는 순방향 바이어스되어 전력 분할 회로의 제 1 및 제 2출력에서의 전위가 각각 124.3볼트가 되도록 한다(이 경우, 다이오드의 전압강하는 0.7볼트이다). 제 2다이오드(52)는 역방향 바이어스되어 턴온되지 않는다. DC 전력 공급장치(38)는 배터리를 충전시키기 위하여 축전 배터리(34) 뿐만 아니라 조명 또는 그 외의 로드(46)에 전류를 공급한다. 이러한 상황은 피크 전력 수요가 없는 시간 중에 발생한다.Power isolation and distribution circuitry 48, power supply 38 and power storage battery 34 operate as follows. For example, assuming that the storage battery is 124 volts DC and the AC / DC power supply is 125 volts DC, the first and third diodes 50, 54 are forward biased so that the first and second of the power divider circuits. Ensure that the potentials at the outputs are 124.3 volts each (in this case, the voltage drop across the diode is 0.7 volts). The second diode 52 is reverse biased and not turned on. DC power supply 38 supplies current to lighting or other load 46 as well as to storage battery 34 to charge the battery. This situation occurs during times when there is no peak power demand.

예를 들어, AC/DC 전력 공급장치의 출력이 123볼트이면, 전력 격리와 배전 회로의 제 1 및 제 3다이오드(50, 54)는 역방향 바이어스되고, 제 2다이오드(52)는 순방향바이어스된다. 이러한 상황에서, 축전 배터리(34)는 조명 또는 그 외의 로드에 전력을 공급한다. 이러한 상황은 피크 전력 수요 중에 발생한다. 축전 배터리(34)에 의해 로드로 전달된 전력량은 사용자에 의하여 전력 공급 설비로부터 제공되며, 로드의 제한치까지 설정점 임계치를 초과하는 전력량과 거의 동일하다.For example, if the output of the AC / DC power supply is 123 volts, the first and third diodes 50, 54 of the power isolation and distribution circuit are reverse biased, and the second diode 52 is forward biased. In this situation, the storage battery 34 powers the lights or other loads. This situation occurs during peak power demand. The amount of power delivered to the load by the storage battery 34 is provided by the user from the power supply facility and is approximately equal to the amount of power above the set point threshold up to the limit of the load.

예를 들어, 사용자 수요가 750K 와트라고 가정하면, 설정점 임계치는 800K 와트로 설정되고, 본 발명의 전력 관리 시스템에 의하여 제어되는 조명 로드는100K 와트가 된다. 사용자 수요가 설정점 임계치보다 낮기 때문에, 사용자의 조명 로드는 AC/DC 컨버터를 통하여 전력 공급 설비로부터 전체 전력이 공급될 것이고, 축전 배터리(34)는 이러한 상황하에서 재충전된다. 이를 전력 관리 시스템의 제 1동작 모드라고 할 수 있다.For example, assuming user demand is 750K watts, the setpoint threshold is set to 800K watts, and the lighting load controlled by the power management system of the present invention is 100K watts. Since the user demand is below the set point threshold, the user's lighting load will be supplied with full power from the power supply facility via the AC / DC converter, and the storage battery 34 is recharged under such circumstances. This may be referred to as a first operation mode of the power management system.

800K 와트의 설정점 임계치에 추가로 50K 와트가 관리 시스템에 설정되는 850K 와트까지 사용자 수요가 증가한다고 가정한다. 이와 같은 상황하에서, 시스템에 의하여 제어되는 조명 로드는 AC/DC 컨버터(38)를 통하여 전력 공급 설비로부터 50K 와트의 전력이 공급되고 축전 배터리로부터 50K 와트의 전력이 공급된다. 따라서, 조명 로드 또는 그 외의 로드에 전력을 공급하도록 전력 공급 설비와 축전 배터리로부터 로드에 대한 전력을 비례적으로 공급한다. 이는 시스템의 제 2동작 모드라고 한다.In addition to the setpoint threshold of 800K watts, assume that user demand increases to 850K watts, where 50K watts are set in the management system. Under such circumstances, the lighting load controlled by the system is supplied with 50K watts of power from the power supply facility and 50K watts of power from the storage battery via the AC / DC converter 38. Thus, power to the load is proportionally supplied from the power supply and the storage battery to power the lighting rod or other load. This is called the second mode of operation of the system.

임계치보다 200K 와트 높은 1000K 와트로 사용자 수요가 증가된다면, 조명 로드는 축전 배터리로부터 전체 전력이 공급되지만 전력 공급 설비로부터는 공급되지 않는다. 이를 시스템의 제 3동작 모드라고 한다.If user demand increases to 1000K watts, 200K watts above the threshold, the lighting load is supplied with full power from the storage battery but not from the power supply. This is called the third mode of operation of the system.

바람직하게, 축전 배터리(34)는 10개의 12볼트 DC 배터리의 직렬 접속에 의하여 형성된다. 이용에 적합한 배터리의 한 형태는 GNB 인코포레이션에 의하여 제조된 밀페형 무보수 납산 AbsolyteTM시리즈 배터리이다.Preferably, the storage battery 34 is formed by a series connection of ten 12 volt DC batteries. One type of battery suitable for use is a hermetically sealed lead-free lead-acid Absolyte ™ series battery manufactured by GNB Incorporated.

본 발명의 전력 관리 시스템의 동작을 설명한다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 확률적인 또는 정기적인 피크는 전력 트랜스듀서(10)에 의하여 검출된다. 전력 트랜스듀서의 출력 신호의 전압 레벨은 증가할 것이며, 이러한 전압 레벨의 증가는 적분기 회로(14)에 의하여 소정 적분 주기 동안 평균화된다. 이에 따라서, 적분기 회로의 출력 신호 역시 크기가 증가한다. 적분기 회로(14)의 출력 신호 레벨이 시스템에 연결된 설정점 회로(28, 32)중 하나의 임계 신호 레벨보다 크면, 비교기 또는 차동 증폭기 회로(21)는 이를 감지하여 AC/DC 전력 공급장치(38)에 적당한 출력 신호를 공급하여 축전 배터리(34)의 전위를 낮추기 위하여 전력 공급장치의 출력 전압을 감소시키도록 한다. 배터리 전위가 전력 공급장치의 전압보다 크기 때문에, 축전 배터리(34)로부터의 전력이 로드에 공급된다.The operation of the power management system of the present invention will be described. As shown in FIG. 1D, probabilistic or periodic peaks are detected by the power transducer 10. The voltage level of the output signal of the power transducer will increase, and this increase in voltage level is averaged by the integrator circuit 14 for a predetermined integration period. Accordingly, the output signal of the integrator circuit also increases in magnitude. If the output signal level of the integrator circuit 14 is greater than the threshold signal level of one of the set point circuits 28, 32 connected to the system, the comparator or differential amplifier circuit 21 senses this and the AC / DC power supply 38 ) To reduce the output voltage of the power supply in order to lower the potential of the storage battery 34. Since the battery potential is greater than the voltage of the power supply, power from the storage battery 34 is supplied to the load.

전력 공급 설비로부터의 전력 수요가 감소하면, 전력 트랜스듀서(10) 및 적분기 회로(14)의 출력 신호의 크기가 대응하여 감소한다. 적분기 회로의 출력 신호가 하강하거나 설정점 회로(28, 32)에 의하여 설정된 임계 레벨이하로 되면, 비교기 또는 차동 증폭기 회로(21)는 이를 감지하고 스위칭 전력 공급장치(38)의 제어 입력에 적당한 신호를 공급하여 전력 공급장치의 출력 전압 레벨을 증가시키도록 한다. 공급장치의 출력 전압 레벨이 현재보다 크거나 또는 축전 배터리(34)의 "순시" 전위보다 크면, 로드는 다시 전력 공급장치에 의하여 전체 전력이 공급되고, 전류 역시 배터리가 완전히 충전될 때 까지 배터리로 흐를 것이다. 이러한 모드에서는, 배터리로부터 로드로 전류가 흐르지 않는다.As the power demand from the power supply decreases, the magnitude of the output signal of the power transducer 10 and the integrator circuit 14 correspondingly decreases. When the output signal of the integrator circuit falls or falls below the threshold level set by the setpoint circuits 28 and 32, the comparator or differential amplifier circuit 21 detects this and signals suitable for the control input of the switching power supply 38. To increase the output voltage level of the power supply. If the output voltage level of the supply is greater than the present or greater than the "instantaneous" potential of the accumulator battery 34, the load is again supplied by the power supply and the current is also returned to the battery until the battery is fully charged. Will flow. In this mode, no current flows from the battery to the load.

본 발명의 전력 관리 시스템의 다른 실시예는 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 전력 트랜스듀서(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 사용자 장치의 전력 라인에 연결되며, 전력 트랜스듀서의 출력은 비반전 버퍼 증폭기로서 구성된 연산 증폭기(60)의 비반전 입력에 연결된다. 버퍼 증폭기(60)의 출력은 연산 증폭기(40)를 포함하는 차동 증폭기 회로의 한쪽에 연결되며, 제 1입력 저항기(43)는 버퍼 증폭기 출력과 연산 증폭기(40)의 비반전 입력사이에 연결되며, 다른 저항기(45)는 연산 증폭기와 그라운드의 비반전 입력사이에 연결된다. 차동 증폭기는 연산 증폭기(40)의 반전 입력에 연결된 입력 저항기(44), 연산 증폭기의 출력과 반전 입력사이에 연결된 피드백 저항기(42) 및 피드백 저항기와 병렬로 연결된 피드백 캐패시터(62)를 포함한다. 이전 실시예에서 피드백 저항기(42)와 그라운드 연결 저항기(62)에서 처럼, 입력 저항기(43, 44)는 바람직하게 동일한 값을 가진다. 피드백 캐패시터(62)는 차동 증폭기의 응답 시간을 완화시키기 위하여 제공된다.Another embodiment of the power management system of the present invention is schematically illustrated in FIG. 3. The power transducer 10 is connected to the power lines of one or more user devices as shown in FIG. 2, and the output of the power transducer is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 60 configured as a non-inverting buffer amplifier. The output of the buffer amplifier 60 is connected to one side of the differential amplifier circuit including the operational amplifier 40, and the first input resistor 43 is connected between the buffer amplifier output and the non-inverting input of the operational amplifier 40. Another resistor 45 is connected between the operational amplifier and the non-inverting input of ground. The differential amplifier includes an input resistor 44 connected to the inverting input of the operational amplifier 40, a feedback resistor 42 connected between the output of the operational amplifier and the inverting input, and a feedback capacitor 62 connected in parallel with the feedback resistor. As with the feedback resistor 42 and the ground connection resistor 62 in the previous embodiment, the input resistors 43 and 44 preferably have the same value. Feedback capacitor 62 is provided to mitigate the response time of the differential amplifier.

수동 설정점 임계 회로는 전위차계(36)를 포함하며, 전위차계의 양쪽 단자는 양의 전압과 그라운드사이에 연결되고, 그 중간 단자는 비반전 버퍼 증폭기로서 구성된 연산 증폭기(64)에 연결된다. 버퍼 증폭기(64)의 출력은 차동 증폭기의 입력 저항(44)에 연결된다.The passive set point threshold circuit includes a potentiometer 36, with both terminals of the potentiometer connected between a positive voltage and ground, the middle terminal of which is connected to an operational amplifier 64 configured as a non-inverting buffer amplifier. The output of the buffer amplifier 64 is connected to the input resistor 44 of the differential amplifier.

차동 증폭기의 출력은 전압/전류 컨버터에 제공되고, 전압/전류 컨버터는 NPN 트랜지스터(66) 및 차동 증폭기의 출력과 트랜지스터(66)사이에 연결된 저항기(68) 및 트랜지스터의 이미터와 그라운드사이에 함께 연결된 에미터 저항기(70)와 다이오드(72)를 포함한다. 트랜지스터(66)의 콜렉터는 고정 저항기(74)의 한쪽 단자, 멀티 전위차계의 한쪽 단자와 중간 단자에 접속되며, 상기 전위차계(76)의 다른쪽 단자는 그라운드에 접속되어 있다. 고정 저항기(74)의 나머지 단자는 텍사스 인스트루먼트에 의하여 제조된 부품 번호 TL783C와 같은 직렬 레귤레이터(78)의 조정 입력에 연결되며, 또한 다른 고정 저항기(80)의 한쪽 단자에 접속되며, 상기 고정 저항기(80)의 다른 단자는 레귤레이터(78)의 출력(OUT)에 연결된다.The output of the differential amplifier is provided to the voltage / current converter, which is connected between the NPN transistor 66 and the resistor 68 connected between the output of the differential amplifier and the transistor 66 and the emitter and ground of the transistor. Connected to emitter resistor 70 and diode 72. The collector of the transistor 66 is connected to one terminal of the fixed resistor 74, one terminal of the multi-potentiometer and the intermediate terminal, and the other terminal of the potentiometer 76 is connected to ground. The remaining terminal of the fixed resistor 74 is connected to the regulating input of a series regulator 78, such as part number TL783C manufactured by Texas Instruments, and is also connected to one terminal of the other fixed resistor 80, the fixed resistor ( The other terminal of 80 is connected to the output OUT of the regulator 78.

전술한 실시예에서, 전력 관리 시스템은 전술한 레귤레이터(78)를 포함하는 AC/DC 컨버터, 두 개의 다이오드(82, 84)로 구성된 전파 정류기, 두 개의 바이패스 캐패시터(90, 92)와 쵸크 또는 인덕터(94)로 구성된 통상적인 파이 필터를 포함하는데, 상기 필터 회로는 정류기 회로의 출력에 연결되어 있다.In the above embodiment, the power management system comprises an AC / DC converter including the regulator 78 described above, a full-wave rectifier consisting of two diodes 82 and 84, two bypass capacitors 90 and 92 and choke or A conventional pi filter composed of an inductor 94, which is connected to the output of the rectifier circuit.

필터 회로의 출력은 고정 저항기(96)의 한쪽 단자에 연결되어 있으며, 고정 저항기의 다른쪽 단자는 레귤레이터(78)의 입력(IN)에 연결되고 또한 베이스 저항기(100)를 통하여 PNP 트랜지스터(98)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(98)의 에미터는 필터 회로의 출력에 연결되며, 콜렉터는 NPN 전력 트랜지스터(102)의 베이스에 연결된다. 사용하기에 적당한 전력 트랜지스터(102)는 텍사스 인스트루먼트에 의하여 제조된 부품번호 TIPL762이다. 물론 전력 트랜지스터는 시스템의 전력 수요에 따라 선택된다. 전력 트랜지스터(102)의 콜렉터는 구동 트랜지스터(98)의 에미터와 필터의 출력에 연결되며, 트랜지스터(102)의 에미터는 레귤레이터(78)의 출력에 연결된다. 트랜지스터(98, 102) 및 이와 관련된 부품은 전류 부스터 회로를 형성한다.The output of the filter circuit is connected to one terminal of the fixed resistor 96, the other terminal of the fixed resistor is connected to the input IN of the regulator 78 and also through the base resistor 100 the PNP transistor 98. Is connected to the base of the The emitter of transistor 98 is connected to the output of the filter circuit and the collector is connected to the base of NPN power transistor 102. A power transistor 102 suitable for use is part number TIPL762 manufactured by Texas Instruments. Of course, the power transistor is selected according to the power demand of the system. The collector of the power transistor 102 is connected to the output of the emitter and filter of the drive transistor 98 and the emitter of the transistor 102 is connected to the output of the regulator 78. Transistors 98 and 102 and related components form a current booster circuit.

도 3에 도시된 전력 관리 시스템은 도 2에 도시된 이전 실시예에서처럼, 3개의 상호연결된 제 1, 제 2 및 제 3 다이오드(50, 52, 54)로 구성된 격리와 배전 회로를 더 포함한다. 레귤레이터(78)의 출력은 제 1 및 제 3다이오드(50, 54)의 애노드에 연결된다. 제 2다이오드(52)의 애노드와 제 3다이오드(54)의 캐소드는 전력 관리 시스템에 사용되는 축전 배터리(34)의 양의 단자에 연결되며, 제 2다이오드(52)와 제 3다이오드(54)의 캐소드는 시스템에 의하여 전력이 공급되는 로드(46)에 연결된다.The power management system shown in FIG. 3 further includes isolation and distribution circuitry consisting of three interconnected first, second and third diodes 50, 52, 54, as in the previous embodiment shown in FIG. 2. The output of the regulator 78 is connected to the anodes of the first and third diodes 50, 54. The anode of the second diode 52 and the cathode of the third diode 54 are connected to the positive terminal of the storage battery 34 used in the power management system, the second diode 52 and the third diode 54. The cathode of is connected to a load 46 powered by the system.

도 3에 도시된 전력 관리 시스템은 다음과 같이 동작한다. 전력 트랜스듀서(10)의 출력 레벨이 설정점 임계 레벨보다 작도록 전력 공급 설비로부터 전력이 공급되면, 전압/전류 컨버터의 트랜지스터(66)는 도통상태가 되지 않는다. 이는 저항기(80), 저항기(74), 멀티 전위차계(76) 및 전압/전류 컨버터의 저항에 의하여 형성된 저항 분할기 네트워크의 하부 단자의 저항이 증가한다. 상기와 같은 상태에서, 제 1다이오드(50)의 애노드에서의 전압은 제 2다이오드(52)의 애노드에서의 전압(이는 축전 배터리(34)의 전압임) 보다 높다. 제 1다이오드(50)는 턴온되고 제 2다이오드(52)는 역바이어스 되어, AC/DC 컨버터(즉, 전파 정류기 회로, 필터 및 전류 부스터 회로)를 통한 전력 공급 설비로부터의 전력이 로드(46)로 제공되도록 한다.The power management system shown in FIG. 3 operates as follows. When power is supplied from the power supply such that the output level of the power transducer 10 is less than the set point threshold level, the transistor 66 of the voltage / current converter is not in a conductive state. This increases the resistance of the lower terminal of the resistor divider network formed by the resistor 80, resistor 74, multipotentiometer 76 and the resistance of the voltage / current converter. In this state, the voltage at the anode of the first diode 50 is higher than the voltage at the anode of the second diode 52, which is the voltage of the storage battery 34. The first diode 50 is turned on and the second diode 52 is reverse biased so that power from the power supply facility through the AC / DC converter (ie full wave rectifier circuit, filter and current booster circuit) is loaded 46. To be provided.

전력 관리 시스템의 전력 트랜스듀서(10)가 사용자에게 공급되는 전력의 증가를 감지하면, 버퍼 증폭기(60)의 출력 신호는 임계 신호 버퍼 증폭기(64)의 출력 신호의 크기를 초과한다. 이에 응답하여, 차동 증폭기는 양의 전압 출력 신호를 출력하고, 이는 전압/전류 컨버터의 트랜지스터(66)가 도통되게 한다. 이는 저항 분할기 네트워크의 하부 단자의 저항을 상당히 낮추고, 따라서, 제 1다이오드(50)의 애노드상의 전압을 감소시킨다. 제 2다이오드가 순방향 바이어스되는 포인트까지 제 1다이오드상의 전압이 감소하면, 축전 배터리(34)로부터 로드로 전류가 흐른다. 작은 전력이 전력 공급 설비로부터 유입되기 때문에, 전력 트랜스듀서(10)로부터의 출력 전압은 감소할 것이며, 이는 전압/전류 컨버터 트랜지스터(66)의 콜렉터를 통하여 흐르는 전류 및 차동 증폭기의 출력 전압에 영향을 준다. 따라서 축전 배터리(34) 및 전력 공급 설비로부터의 전력을 비례적으로 공급하는 포인트까지 제 1다이오드(50)의 애노드상의 전압을 변경시킨다. 따라서, 전력 관리 시스템은 피드백을 가진 서보 시스템으로서 동작하고 자동 레벨링 기능을 가진다.When the power transducer 10 of the power management system senses an increase in the power supplied to the user, the output signal of the buffer amplifier 60 exceeds the magnitude of the output signal of the threshold signal buffer amplifier 64. In response, the differential amplifier outputs a positive voltage output signal, which causes the transistor 66 of the voltage / current converter to conduct. This significantly lowers the resistance of the lower terminal of the resistive divider network, thus reducing the voltage on the anode of the first diode 50. When the voltage on the first diode decreases to the point at which the second diode is forward biased, current flows from the storage battery 34 to the load. Since small power is drawn from the power supply, the output voltage from the power transducer 10 will decrease, which affects the current flowing through the collector of the voltage / current converter transistor 66 and the output voltage of the differential amplifier. give. Therefore, the voltage on the anode of the first diode 50 is changed to the point of proportionally supplying power from the storage battery 34 and the power supply facility. Thus, the power management system operates as a servo system with feedback and has an automatic leveling function.

전술한 바와 같이, 본 발명의 전력 관리 시스템은 배선을 약간 변경하거나 배선을 거의 변경하지 않고 사용자 장치에서 쉽게 실행될 수 있다. 주 배전 패널(2)은 일반적으로 조명 배전 패널(4)에 연결되어 있기 때문에, 이들 둘 사이의 상호접속은 분리되어 전력 관리 시스템에 연결될 수 있다. 또한, 일부 사용자에 대한 전체 로드의 약 40%를 나타내는 형광 조명은 특히 전력 관리 시스템에 적용하기에 적합하다. 조명 로드는 하루 종일 일정하게 유지되며, 따라서 전력 관리 시스템 파라미터는 상기와 같은 로드를 동작시킬 때 용이하게 최적화될 수 있다. 또한, 형광등에 현재 사용되고 그리고 사용이 증가되는 전기 안정기는 직류(DC) 또는 교류(AC)에서 동작한다. 전기 안정기 또는 자기 안정기를 가진 형광등이 시스템에 의하여 제어되고 AC에 의하여 전원이 공급될 경우, 이는 도 2의 점선으로 도시된 바와 같이, 이는 전력 격리와 배전 회로(48)의 출력( 및 AC/DC 컨버터(38)의 음의 단자) 및 조명 배전 패널(4)의 출력 사이에 상호연결된 인버터(110)를 이용하여 달성된다. 따라서, 형광등 또는 다른 조명등은 본 발명의 전력 관리 시스템에 적합하다.As mentioned above, the power management system of the present invention can be easily implemented in a user device with little or no wiring changes. Since the main power distribution panel 2 is generally connected to the lighting power distribution panel 4, the interconnection between the two can be separated and connected to the power management system. In addition, fluorescent lighting, which represents about 40% of the total load for some users, is particularly suitable for application in power management systems. The lighting load remains constant throughout the day, so the power management system parameters can be easily optimized when operating such a load. In addition, electrical ballasts, which are currently used and are increasingly used in fluorescent lamps, operate in direct current (DC) or alternating current (AC). When a fluorescent lamp with an electrical ballast or a magnetic ballast is controlled by the system and powered by AC, which is shown by the dashed line in FIG. 2, this is the power isolation and output of the power distribution circuit 48 (and AC / DC). Achievement is achieved using an inverter 110 interconnected between the negative terminal of the converter 38) and the output of the lighting distribution panel 4. Thus, fluorescent or other lighting is suitable for the power management system of the present invention.

본 발명의 전력 관리 시스템은 사용자 수요로부터 피크를 제거하는 것을 점선으로 도시하는 도4에 도시된 바와 같이, 사용자의 전력 라인으로부터의 확률적인 또는 정기적인 피크 로드를 수요 변동을 회피하도록 사용자에게 유리하게 이동시키도록 설계된다. 또한, 전력 관리 시스템은 전력 설비가 유리하도록 로드를 시프팅시킨다. 임계치는 시스템에 의하여 조정가능하도록 설정되어 도 5에 도시된 바와 같이 로드를 제거하고 시프팅시킨다.The power management system of the present invention advantageously benefits the user to avoid the fluctuations in demand by probabilistic or periodic peak loads from the user's power lines, as shown in FIG. It is designed to move. In addition, the power management system shifts the load so that the power installation is advantageous. The threshold is set adjustable by the system to remove and shift the rod as shown in FIG. 5.

전형적인 사용자 로드 형태는 도 5에서 실선으로 도시되어 있으며, 여기서 피크는 약 1:00에서 발생한다. 피크 주기 동안, 전력 관리 시스템은 소모되는 전력이 감소되도록 자동으로 턴온된다. 상기 시간 동안, 축전 배터리(34)는 도5의 문자(D)로 표시되는 바와 같이 주로 방전되어, 조명등 또는 다른 로드에 전력을 제공한다. 이는 사용자 로드 형태를 도 5의 점선으로 도시된 것처럼 감소시킨다.A typical user rod shape is shown in solid lines in FIG. 5, where the peak occurs at about 1:00. During the peak period, the power management system is automatically turned on to reduce the power consumed. During this time, the storage battery 34 is mainly discharged, as indicated by the letter D in FIG. 5, to provide power to the lamp or other load. This reduces the user load shape as shown by the dashed line in FIG. 5.

저전력 수요 시간에, 전력 관리 시스템은 전술한 바와 같이 축전 배터리(34)를 충전시킨다. 배터리가 충전하는 주기는 도 5에서 문자(C)로 표시된다. 이러한 로드 시프팅은 또한 프리세트 시간에 수행될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(22)와 차동 증폭기 회로(21)사이의 접속은 그사이에 릴레이 또는 스위칭 회로9112)를 추가하도록 점선으로 도시된 것처럼 분리될 수 있다. 릴레이 또는 스위칭 회로(112)는 이접점 스위치(112a)로 도시되어 있으며, 그 중간 단자(114)는 차동 증폭기 회로(21)에 연결되고, 한쪽 접점(116)은 스위칭 회로(22)의 중간 단자(24)에 연결된다. 나머지 접점(116)은 로드 시프팅이 요구되는 주기 중에 예상되는 적분기 회로(14) 또는 전력 트랜스듀서(10)로부터의 출력 신호보다 작은 크기를 가진 전압 소스(V)에 연결될 수 있다.At low power demand time, the power management system charges the storage battery 34 as described above. The period in which the battery is charged is indicated by the letter C in FIG. 5. This load shifting can also be performed at preset time. As shown in FIG. 2, the connection between the switching circuit 22 and the differential amplifier circuit 21 can be separated as shown by the dotted lines to add a relay or switching circuit 9112 therebetween. The relay or switching circuit 112 is shown as a contact switch 112a, the intermediate terminal 114 of which is connected to the differential amplifier circuit 21, and one contact 116 is the intermediate terminal of the switching circuit 22. Is connected to (24). The remaining contact 116 may be connected to a voltage source V having a magnitude smaller than the output signal from the integrator circuit 14 or the power transducer 10 expected during the period in which load shifting is desired.

타이밍 회로(120)가 릴레이 또는 스위칭 회로(112)에 연결되어 소정 시간에 스위칭 회로(22)와 차동 증폭기 회로(21)사이의 접속이 릴레이 또는 스위칭 회로(112)에 의하여 분리되어 전압(V)이 릴레이 또는 스위칭 회로(112)를 통하여 차동 증폭기 회로(21)에 공급되도록 회로를 제어한다. 전압(V)은 적분기 회로(14)와 전력 트랜스듀서(10)의 출력 전압보다 작게 선택되기 때문에, 차동 증폭기 회로(21)의 출력 신호는 AC/DC 컨버터 회로(38)의 출력 전압이 축전 배터리(34)의 전위 보다 적게되도록 한다. 따라서, 축전 배터리(34)는 타이머(120)에 의하여 제어된 프로그램된 "on"시간 중에 선택된 로드에 소정 전력을 제공한다.The timing circuit 120 is connected to the relay or switching circuit 112 so that the connection between the switching circuit 22 and the differential amplifier circuit 21 at a predetermined time is separated by the relay or switching circuit 112 so that the voltage V The circuit is controlled to be supplied to the differential amplifier circuit 21 through this relay or switching circuit 112. Since the voltage V is selected to be smaller than the output voltages of the integrator circuit 14 and the power transducer 10, the output signal of the differential amplifier circuit 21 is the output voltage of the AC / DC converter circuit 38 is the storage battery Let it be less than the potential of (34). Accordingly, power storage battery 34 provides a predetermined power to the selected load during the programmed "on" time controlled by timer 120.

외부 제어 입력(122)이 릴레이(112)에 연결되어 로드 시프팅이 요구될 때 외부 제어 신호가 릴레이를 스위칭시키도록 한다. 제어 입력이 사용자측에 배치된 모뎀(124)에 선택적으로 연결되어, 예를 들어, 전력 공급 설비 자체가 릴레이(112)를 제어하기 위하여 모뎀에 신호를 전송함으로써 사용자측에서의 로드 시프팅이 발생할 때를 원격으로 제어할 수 있다.An external control input 122 is coupled to the relay 112 such that an external control signal switches the relay when load shifting is required. The control input is selectively connected to a modem 124 disposed on the user side, for example, when the load shifting on the user side occurs, for example, by the power supply itself transmitting a signal to the relay 112 to control the relay 112. Can be controlled remotely

전력 공급 설비가 피크 전력 소비에 대한 할증료를 청구하기 때문에, 전력 공급 설비로부터 확률적이거나 또는 정기적인 피크 로드를 제거하는 것은 사용자에 의하여 초래되는 전력 요금을 감소시킬 것이다.Since the power supply charges a premium for peak power consumption, removing probabilistic or periodic peak loads from the power supply will reduce the power bill incurred by the user.

축전 배터리는 빈번하지 않은 피크 전력 수요 시간 중에만 이용되기 때문에, 배터리의 방전 깊이 및 충방전 사이클이 최소화될 수 있다. 그 결과, 배터리의 수명이 길어진다.Since storage batteries are only used during infrequent peak power demand times, the discharge depth and charge / discharge cycles of the batteries can be minimized. As a result, the battery life becomes long.

전력 제너레이터 또는 광전지 디바이스와 같은 다른 종류의 이차 전력 소스가 이용될 수 있다. 이들 디바이스는 축전 배터리(34) 대신 이용될 수 있거나 또는 축전 배터리를 대체하거나 보강하기 위하여 전력 관리 시스템으로 적절하게 스위칭될 수 있다.Other kinds of secondary power sources can be used, such as power generators or photovoltaic devices. These devices may be used instead of the storage battery 34 or may be properly switched to a power management system to replace or reinforce the storage battery.

본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지 변형 및 변경이 본 발명의 사상 또는 범위에서 벗어나지 않고 당업자에 의하여 이루어질 수 있다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art without departing from the spirit or scope of the present invention.

Claims (31)

전력 관리 시스템으로서, 공익 전력 공급 설비로부터 AC 전기 에너지를 수용하는 AC 입력 컨덕터를 가진 AC 전기 접속 수단, 상기 전력 관리 시스템내의 AC 전력을 다수의 전기 로드에 전달하기 위하여 상기 입력 컨덕터에 연결될 AC 전기 로드 수단 및 상기 전력 관리 시스템과 관련된 적어도 하나의 DC 로드 수단으로 구성된 전력 관리 시스템에 있어서,A power management system comprising: an AC electrical connection means having an AC input conductor for receiving AC electrical energy from a utility power supply, an AC electrical load to be connected to the input conductor for delivering AC power in the power management system to a plurality of electrical loads A power management system comprising means and at least one DC load means associated with the power management system, 상기 DC 로드 수단에 전원을 제공하고 상기 AC 입력 컨덕터에 연결되어 제 1 DC 전력 공급 수단을 형성하도록 AC 전력을 변환시키는 제 1AC/DC 전력 공급수단 및 상기 DC 로드 수단에 전원을 공급하고 직류 소스로 구성된 적어도 하나의 직류 전력 공급 수단을 가진 적어도 2개의 DC 전력 공급 장치; 및A first AC / DC power supply means for supplying power to the DC load means and converting AC power to be connected to the AC input conductor to form a first DC power supply means and to supply power to the DC load means and to a DC source. At least two DC power supplies with at least one DC power supply configured; And 상기 제 1 DC 전력 공급 수단을 상호연결하는 회로 수단을 포함하며,Circuit means for interconnecting said first DC power supply means, 상기 직류 소스와 상기 제 1DC 전력 공급 수단은 서로 격리되고 요구되는 모든 전력을 상기 하나의 DC 로드 수단에 공급할 수 있으며,The DC source and the first DC power supply means are isolated from each other and can supply all the required power to the one DC load means, 상기 직류 전력 공급 수단 및 상기 하나의 DC 로드 수단은 3개의 모드에서 동작하는데, 모드 1)에서는 상기 제 1DC 전력 공급 수단이 상기 DC 로드 수단에 모든 전력을 공급하고, 모드 2)에서는 상기 제 1DC 전력 공급수단과 상기 직류 전력 공급 수단이 상기 DC 로드 수단에 공동으로 전력을 공급하고, 모드 3)에서는 직류 전력 공급 수단이 상기 DC 로드 수단에 모든 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.The DC power supply means and the one DC load means operate in three modes, in mode 1) the first DC power supply means supplies all power to the DC load means, and in mode 2) the first DC power A supply means and the DC power supply means jointly supply power to the DC load means, and in mode 3), the DC power supply means supplies all the power to the DC load means. 제 1항에 있어서, 상기 회로 수단은 조종 다이오드 어래이 형태이며 상기 직류 공급 수단의 출력 레벨과 관련하여 상기 제 1DC 전력 공급수단의 출력 레벨을 가변하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.2. The power management system of claim 1 wherein the circuit means is in the form of a steering diode array and includes means for varying the output level of the first DC power supply means in relation to the output level of the direct current supply means. 제 1항에 있어서, 상기 DC 로드 수단은 형광 조명 로드이며, 상기 직류 공급 수단은 축전 배터리 또는 광전지 패널 수단 형태인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.The power management system according to claim 1, wherein the DC load means is a fluorescent lighting rod, and the DC supply means is in the form of a storage battery or a photovoltaic panel means. 다수의 사용자 장치에 AC 전력을 공급하며, 사용자 장치로 AC 전력을 전달하는 다수의 전기 컨덕터를 포함하는 공익 전력 공급 설비와 결합된 사용자 장치들에 있어서,A user device coupled to a utility power supply facility that supplies AC power to a plurality of user devices and includes a plurality of electrical conductors for delivering AC power to the user device, 각각의 사용자 장치는:Each user device is: 사용자 전기 로드에 접속하기 위하여 돌출된 로드 컨덕터에 의하여 상기 전기 컨덕터에 연결된 전기 배전 박스로서, 상기 전기 로드 컨덕터중 일부는 조명 로드와 같은 특정 로드인 사용자 전기 로드중 하나에 연결되고, 상기 사용자 장치의 전기 로드 컨덕터중 일부는 일차 AC/DC 전력 소스에 연결되고 직류 소스 수단 형태로 직류 전력 격리 소스를 가지도록 된 전기 배전 박스;An electrical distribution box connected to the electrical conductor by a protruding rod conductor for connecting to a user electrical rod, wherein some of the electrical load conductor is connected to one of the user electrical loads, which is a specific rod, such as a lighting rod, Some of the electrical load conductors comprise an electrical distribution box connected to the primary AC / DC power source and adapted to have a direct current power isolation source in the form of direct current source means; 사용자 장치에 의하여 공익 전력 공급 설비에 부과되는 과도한 AC 전력을 검출하도록 공익 전력 공급 설비의 전기 컨덕터와 연결된 감지 수단; 및Sensing means coupled with an electrical conductor of the utility power supply to detect excessive AC power imposed on the utility power supply by the user device; And 상기 감지 수단에 응답하여, 각각의 사용자 장치의 상기 특정 로드에 1) 관련 사용자 장치의 상기 일차 소스에 의해서만 전력을 공급하거나, 2) 관련 사용자 장치의 상기 일차 소스와 관련 사용자 장치의 직류 전력 소스에 의하여 공동을 공급하거나 또는 3) 관련 사용자 장치의 직류 전력 소스에 의해서만 공급하도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.In response to the sensing means, the specific load of each user device is 1) powered only by the primary source of the associated user device, or 2) the primary source of the associated user device and the direct current power source of the associated user device. Means for supplying a cavity or 3) only by means of a direct current power source of the associated user device. 제 4항에 있어서, 상기 감지 수단은 사용자 장치에 의한 공익 전력 공급 설비에 대한 전력 수요를 나타내는 가변 출력 신호를 발생시키며, 상기 감지 수단에 응답하는 각각의 수단은 상기 감지 수단으로부터의 상기 가변 출력 신호와 기준 신호를 받아들이는 비교기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.5. The variable output signal according to claim 4, wherein said sensing means generates a variable output signal indicative of the power demand for utility power supply facilities by a user device, wherein each means responsive to said sensing means is said variable output signal from said sensing means. And comparator means for accepting a reference signal. 제 5항에 있어서, 상기 감지 수단에 응답하는 각각의 수단은 DC 전력 공급 수단의 일차 소스, 관련된 사용자 특정 로드 및 관련된 비교기 수단에 연결된 다이오드 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 장치.6. A user device according to claim 5, wherein each means responsive to said sensing means comprises diode means connected to a primary source of a DC power supply means, an associated user specific load and an associated comparator means. 전력 관리 시스템으로서, 공익 전력 공급 설비로부터 AC 전기 에너지를 수용하는 AC 전기 접속 수단, 상기 전력 관리 시스템내의 AC 전력을 전달하기 위하여 상기 입력 AC 에너지 소스에 연결될 AC 전기 로드 수단 및 상기 전력 관리 시스템 내에 배치되어 상기 공익 전력 공급 설비의 AC로부터 격리되고 직류에 의해서만 전력이 공급되는 적어도 하나의 DC 로드 수단으로 구성된 전력 관리 시스템에 있어서,A power management system, comprising: AC electrical connection means for receiving AC electrical energy from a utility power supply, AC electrical load means to be connected to the input AC energy source for delivering AC power in the power management system, and disposed within the power management system. A power management system comprising at least one DC load means that is isolated from AC of said utility power supply and is powered only by direct current, 상기 DC 로드 수단에 전원을 제공하는 두 개의 전력 공급 수단, 상기 로드 수단에 변환된 DC 전력을 제공하는 제 1 AC/DC 전력 공급 수단 및 직류 소스 수단으로 구성된 적어도 하나의 제 2전력 공급 수단; 및At least one second power supply means consisting of two power supply means for supplying power to said DC load means, a first AC / DC power supply means for providing converted DC power to said load means and a direct current source means; And 상기 제 1 DC 전력 공급 수단을 제어하는 감지 수단을 포함하며,Sensing means for controlling said first DC power supply means, 상기 제 2전력 공급 수단과 상기 DC 로드 수단은 함께 전력 관리 시스템에 의한 공익 전력 공급 설비에 대한 전력 수요를 감지하고 상기 전력 수요 및 이에 따른 상기 제 2전력 공급 수단의 출력 레벨 상태에 응답하는 가변 신호 출력을 제공하여,The second power supply means and the DC load means together detect a power demand for the utility power supply facility by the power management system and a variable signal responsive to the power demand and thus the output level state of the second power supply means. By providing an output, 상기 전력 수요에 응답하는 상기 가변 신호 출력 레벨이 크면 상기 제 1 AC/DC 전력 공급수단에 의하여 모든 전력이 상기 DC 로드 수단에 공급되고,If the variable signal output level in response to the power demand is large, all power is supplied to the DC load means by the first AC / DC power supply means, 상기 제 2전력 공급수단의 출력 레벨 상태가 크면 상기 제 2 DC 전력 공급 수단에 의하여 모든 전력이 상기 DC 로드 수단에 공급되며,If the output level state of the second power supply means is large, all power is supplied to the DC load means by the second DC power supply means, 전력 수요에 의한 상기 가변 신호 출력의 레벨 및 제 2전력 공급 수단의 출력 레벨 상태가 서로 변동하면 상기 제 1AC/DC 전력 공급수단 및 상기 제 2전력 공급수단에 의하여 공동으로 상기 DC 로드 수단에 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.When the level of the variable signal output and the output level of the second power supply means change with each other due to power demand, power is supplied to the DC load means jointly by the first AC / DC power supply means and the second power supply means. Power management system characterized in that the supply. 제 7항에 있어서, 상기 DC 로드는 형광 조명 로드이고, 상기 감지 수단은 상기 AC전력에 연결된 전력 트랜스듀서 및 상기 가변 신호 출력을 제공하는 차동 증폭기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.8. The power management system of claim 7, wherein the DC load is a fluorescent lighting rod, and the sensing means comprises a power transducer connected to the AC power and differential amplifier means for providing the variable signal output. 전력 관리 시스템으로서, 공익 전력 공급 설비로부터 AC 전기 에너지를 수용하는 AC 전기 접속 수단, 상기 전력 관리 시스템내의 AC 전력을 전달하기 위하여 상기 입력 AC 에너지 소스에 연결될 AC 전기 로드 수단 및 상기 전력 관리 시스템 내에 배치되어 상기 공익 전력 공급 설비의 AC로부터 격리되는 적어도 하나의 DC 로드 수단으로 구성된 전력 관리 시스템에 있어서,A power management system, comprising: AC electrical connection means for receiving AC electrical energy from a utility power supply, AC electrical load means to be connected to the input AC energy source for delivering AC power in the power management system, and disposed within the power management system. A power management system comprising at least one DC load means that is isolated from AC of said utility power supply facility, 상기 DC 로드 수단에만 전원을 제공하는 두 개의 DC 전력 공급 수단, 양의 단자의 음의 단자를 가진 제 1 전용 DC 전력 공급수단을 제공하도록 공익 전력 공급 설비로부터 AC 전력을 변환시키는 제 1 AC/DC 변환 회로 및 양의 컨덕터와 음의 컨덕터를 가진 직류 소스 수단으로 구성된 적어도 하나의 제 2 전용 DC 전력 공급 수단;A first AC / DC for converting AC power from a utility power supply to provide two DC power supply means for supplying power only to the DC load means, a first dedicated DC power supply means having a negative terminal of a positive terminal; At least one second dedicated DC power supply means consisting of a conversion circuit and a direct current source means having a positive conductor and a negative conductor; 전력 수요에 비례하여 가변 신호 출력을 제공하도록 전력 관리 시스템에 의하여 공익 전력 공급 설비로 요구되는 전력 수요를 감지하는 감지 수단; 및Sensing means for sensing the power demand required by the power management system to the utility power supply to provide a variable signal output in proportion to the power demand; And 상기 제 1 전용 전력 공급수단의 음과 양의 단자 및 컨덕터를 제어하는 제어 수단을 포함하며,Control means for controlling negative and positive terminals and conductors of the first dedicated power supply means; 상기 제 2전용 전력 공급수단 및 상기 DC 로드 수단은 함께 상기 양과 음의 단자사이의 관련 전압 레벨 및 상기 가변 신호 출력에 응답하여,The second dedicated power supply means and the DC load means together are responsive to an associated voltage level between the positive and negative terminals and the variable signal output, 상기 가변 신호 출력 레벨이 크면 상기 제 2 전용 DC 전력 공급수단에 의하여 모든 전력이 상기 DC 로드 수단에 공급되고,If the variable signal output level is large, all power is supplied to the DC load means by the second dedicated DC power supply means, 상기 직류 소스의 양과 음의 컨덕터사이의 전압 레벨이 크면 상기 제 1 전용 DC 전력 공급 수단에 의하여 모든 전력이 상기 DC 로드 수단에 공급되며,If the voltage level between the positive and negative conductors of the DC source is large, all power is supplied to the DC load means by the first dedicated DC power supply means, 전력 수요에 비례하는 가변 신호 출력의 레벨과 상기 양과 음의 단자사이의 전압 레벨이 서로 변동하면 상기 제 1 전력 공급수단 및 상기 제 2전력 공급수단에 의하여 공동으로 상기 DC 로드 수단에 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.When the level of the variable signal output proportional to the power demand and the voltage level between the positive and negative terminals change with each other, power is supplied to the DC load means jointly by the first power supply means and the second power supply means. Power management system, characterized in that. 제 9항에 있어서, 상기 감지 수단은 차동 증폭기 수단 및 전력 격리와 배전 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.10. The power management system of claim 9, wherein the sensing means comprises differential amplifier means and power isolation and distribution circuitry. 제 10항에 있어서, 상기 전력 격리와 배전 회로는 다이오드 어래이인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.11. The power management system of claim 10, wherein the power isolation and power distribution circuit is a diode array. 제 9항에 있어서, 상기 가변 신호 출력을 변경하는 설정점 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.10. The power management system of claim 9, further comprising set point control means for changing the variable signal output. 제 12항에 있어서, 상기 설정점 제어 수단은 공익 전력 공급 설비에 대한 전력 수요에 따라 상기 가변 신호 출력의 관련 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.13. The power management system according to claim 12, wherein said set point control means controls the associated value of said variable signal output in accordance with power demand for utility power supply facilities. 다수의 전력 소비 장치와 결합하여 공익 AC 전력 설비를 공동으로 동작시키는 방법에 있어서,A method of jointly operating a utility AC power installation in combination with a plurality of power consuming devices, a) 각각의 상기 전력 수요에 따라 공익 전력 공급 설비로부터 여러 가지 전력 소비 장치로 AC 전력을 공급하며, 각각의 장치에서 AC 전력 수요 신호가 전력 공급 설비상의 AC 전력 수요를 실시간으로 표시하는 고유한 AC 전력 수요 신호를 발생시키도록 각각의 장치에서 실시간으로 각각의 AC 전력 수요를 모니터링하는 단계;a) a unique AC supply of AC power from the utility power supply to various power consuming devices in accordance with each of the above power demands, in which the AC power demand signal in real time indicates the AC power demand on the power supply; Monitoring each AC power demand in real time at each device to generate a power demand signal; b) 상기 AC 전력으로부터 상기 AC 전력에 의존하여 유도되는 일차 DC 전력 소스를 제공하도록 각각의 다수의 장치에서 상기 단계 a)의 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 단계;b) converting the AC power of step a) to DC power in each of the plurality of devices to provide a primary DC power source derived from the AC power depending on the AC power; c) 각각의 장치에서 상기 AC 전력과 격리되고 구별되며 축전 배터리 또는 직류 소스 형태인 이차 DC 전력 소스를 제공하는 단계;c) providing at each device a secondary DC power source that is isolated from and distinct from the AC power and is in the form of a storage battery or a direct current source; d) 상기 단계 a)의 모니터링 단계에 따라 상기 단계 b) 와 c)의 DC 소스를 제어하는 단계를 포함하여, 각각의 장치에서의 두 개의 DC 전력 소스가 3개의 모드중 하나로 동작하고 AC 전력 수요가 피크 전력 수요보다 작도록 하는데,d) controlling the DC source of steps b) and c) according to the monitoring step of step a), wherein the two DC power sources in each device operate in one of three modes and receive AC power demand Is less than the peak power demand, 제 1모드에서는, 피크 전력 수요 제한치내의 실시간 AC 전력 수요에 따른 다수의 장치 및 충전 상태의 단계 b)의 일차 DC 전력 소스에 의하여 소비되는 모든 전력을 공익 전력 공급 설비가 제공하고,In the first mode, the utility power supply provides all the power consumed by the primary DC power source of step b) in the state of charge and the number of devices according to the real-time AC power demand within the peak power demand limit, 제 2모드에서는, 여러 가지 장치에 의하여 소비되는 AC 전력의 일부를 공익 전력 공급 설비가 제공하고, 공익 전력 공급 설비의 일부 AC 전력은 이차 DC 전력으로 변화되어 피크 전력 수요 제한치내의 실시간 AC 전력 수요에 따라 여러 가지 장치에 단계 b)의 DC 전력 일부를 제공하며,In the second mode, the utility power supply provides some of the AC power consumed by the various devices, and some of the AC power of the utility power supply is converted to secondary DC power to meet the real-time AC power demand within the peak power demand limit. Provide some of the DC power of step b) to various devices, 제 3모드에서는, 공익 전력 공급 설비는 AC 전력을 공급하고 각각의 일차 DC 소스는 장치 내에서 최대 이차 DC 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.In a third mode, the utility power supply supplies AC power and each primary DC source supplies maximum secondary DC power within the device. 제 14항에 있어서, 상기 단계 d)에서는 상기 모드에 영향을 미치는 다수의 설정점을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.15. The method of claim 14, wherein said step d) forms a plurality of set points that affect said mode. 제 15항에 있어서, 상기 단계 b)의 일차 DC 공급 소스는 형광조명 로드와 같은 DC 로드에만 제한되며, 상기 일차 DC 공급 및 상기 이차 DC 공급 소스는 상기 DC 로드와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the primary DC supply source of step b) is limited to a DC load, such as a fluorescent light load, wherein the primary DC supply and the secondary DC supply source are connected in parallel with the DC load. Way. 제 16항에 있어서, 상기 일차 DC 공급 소스와 이차 DC 공급 소스는 상기 DC 로드 사이의 조종 다이오드인 것을 특징으로 하는 방법.17. The method of claim 16, wherein the primary and secondary DC supply sources are steering diodes between the DC loads. 사용자 장치에 의하여 공익 전력 공급 설비에 대한 피크 전력 수요를 사용자 장치측에서 관리하면 공익 전력 공급 설비에서 AC 전력을 발생시키는 방법에 있어서,A method of generating AC power in a utility power supply facility if the user device manages the peak power demand for the utility power supply facility by the user device, ⅰ) 공익 전력 공급 설비에서 AC 전력을 발생시키고 이를 전기 컨덕터에 의하여 사용자 장치에 전달하는 단계;Iii) generating AC power at the utility power supply and delivering it to the user device by means of an electrical conductor; ⅱ) 적어도 하나의 AC 반무작위 가변 로드 수단을 상기 사용자 장치에 제공하는 단계;Ii) providing at least one AC semi-random variable load means to the user device; ⅲ) 상기 사용자 장치내의 단계ⅱ)의 적어도 하나의 AC 반무작위 가변 로드 수단에 상기 사용자 장치의 일부 전기 컨덕터를 연결하는 단계;Iii) connecting some electrical conductor of the user device to at least one AC semi-random variable load means of step ii) in the user device; ⅳ) 변환된 직류 소스 및 출력 레벨이 단계ⅰ)에서 공익 전력 공급 설비에 의하여 발생된 AC 전력에 대한 피크 전력 수요 에 응답하는 가변 레벨 출력 신호를 제공하도록 단계ⅰ)에서 발생된 상기 AC 전력중 적어도 일부를 상기 사용자 장치내에서 직류로 변환시키는 단계;Iii) at least one of said AC power generated in step iii) such that the converted direct current source and output level provide a variable level output signal responsive to peak power demand for AC power generated by the utility power supply in step iii). Converting a portion to direct current in the user device; ⅴ) 단계ⅰ)에서 발생된 AC 전력 및/또는 단계ⅳ)로부터 변환된 직류와 격리되고 구별되는 직류를 발생시키는 고유 직류 전력 소스를 사용자 장치에 제공하는 단계;Iii) providing the user device with a unique direct current power source that generates an isolated and distinct direct current from the AC power generated in step iv) and / or the direct current converted from step iv); ⅵ) 단계 ⅳ)의 변환된 직류, 단계 ⅴ)의 고유 직류 전력 소스로부터의 직류중 하나 또는 이 둘의 결합으로서 직류를 소비하는 적어도 하나의 고유 직류 로드 수단을 사용자 장치에 제공하는 단계; 및Iii) providing to the user device at least one unique direct current load means that consumes direct current as one of the converted direct current of step iv), direct current from the intrinsic direct current power source of step iv), or a combination of the two; And ⅶ) 상기 공익 전력 공급 설비에 대한 피크 전력 수요를 단계 ⅴ)의 고유 직류 소스로 전환시키도록 단계 ⅳ)의 가변 출력 신호에 따라 단계 ⅴ)로부터 단계 ⅵ)까지 전류를 전달함으로써 공익 전력 공급 설비에 대한 사용자 장치의 피크 전력 수요를 감소시키는 단계 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Iii) transferring current from step iii) to step iii) according to the variable output signal of step iv) to convert the peak power demand for the utility power source into a unique direct current source of step iv). Reducing the peak power demand of the user device for the device. 제 18항에 있어서, 상기 단계 ⅵ)의 적어도 하나의 고유 직류 로드 수단으로부터 상기 고유 직류 전력 소스를 다이오드에 의하여 격리시키는 단계 a) 및 상기 가변 레벨 출력 신호의 레벨에 따라 하나가 다른 하나보다 크도록 하는 단계b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, further comprising the step of a) isolating said intrinsic DC power source by a diode from at least one intrinsic DC load means of said step iv) such that one is greater than the other depending on the level of said variable level output signal. Step b). 제 19항에 있어서, 상기 단계 ⅵ)의 적어도 하나 이상의 고유 직류 로드 수단 전부 또는 일부가 직류를 공급받지 못할 경우 단계 ⅱ)의 변환된 직류 소스를 다시 AC 전력으로 변환시키는 단계 c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.20. The method of claim 19, further comprising c) converting the converted direct current source of step ii) back to AC power if at least one or more of the at least one inherent direct current load means of step iv) is not supplied with direct current. Characterized in that the method. 제 18항에 있어서, 상기 AC 전력은 공익 전력 공급 설비에서 발생되며, 하나 이상의 사용자 장치에 의한 누적 피크 전력 수요에 따라 사용자 장치측에서 관리되며, 상기 방법은,19. The method of claim 18, wherein the AC power is generated at a utility power supply and is managed at the user device side according to cumulative peak power demand by at least one user device, wherein the method comprises: A) 공익 전력 공급 설비에서 AC 전력을 발생시키고 이를 전기 컨덕터를 통하여 다수의 사용자 장치에 전송하는 단계;A) generating AC power at the utility power supply and transmitting it to the plurality of user devices via the electrical conductor; B) 각각의 사용자 장치내에 적어도 하나의 AC 반무작위 가변 로드 수단을 제공하는 단계;B) providing at least one AC semi-random variable load means in each user device; C) 각각의 사용자 장치내의 적어도 하나의 AC 반무작위 가변 로드 수단에 각각의 사용자 장치의 일부 전기 컨덕터를 연결하는 단계;C) connecting some electrical conductors of each user device to at least one AC semi-random variable load means in each user device; D) 변환된 직류 소스 및 관련 사용자 장치에 의한 공익 전력 공급 설비에 대한 누적 피크 전력 수요를 나타내는 가변 레벨 신호를 제공하도록 단계ⅰ)에서 발생된 상기 AC 전력중 적어도 일부를 상기 사용자 장치내에서 직류로 변환시키는 단계;D) provide at least a portion of the AC power generated in step iii) to a direct current within the user device to provide a variable level signal indicative of cumulative peak power demand for the utility power supply facility by the converted direct current source and associated user device. Converting; E) 상기 각각의 사용자 장치와 관련되며 단계 A)에서 발생된 AC 전력 및 단계 D)로부터 변환된 직류와 격리되고 구별되는 직류를 발생시키는 고유 직류 전력 소스를 제공하는 단계;E) providing a unique direct current power source associated with each user device and generating a direct current isolated and distinct from the AC power generated in step A) and the direct current converted from step D); F) 단계 D)의 변환된 직류, 단계 E)의 고유 직류 전력 소스로부터의 직류중 하나 또는 이 둘의 결합으로서 직류를 소비하는 적어도 하나의 고유 직류 로드 수단을 제공하는 단계; 및F) providing at least one inherent direct current load means consuming direct current as one of the converted direct current of step D), direct current from the intrinsic direct current power source of step E), or a combination of both; And G) 상기 단계 D)의 신호에 따라 단계 D)와 단계 E)사이의 직류 소비를 전환시킴으로써 하나이상의 사용자 장치에 의한 공익 전력 공급 설비에 대한 누적 피크 전력 수요를 사용자 장치측에서 관리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.G) managing the cumulative peak power demand for the utility power supply by the one or more user devices by switching the direct current consumption between steps D) and E) according to the signal of step D) on the user device side; Characterized in that. DC 호환가능 로드에 전력공급하기 위한 AC 및 DC 전력을 공유하는 전력 관리 시스템에 있어서,A power management system that shares AC and DC power for powering a DC compatible load, 단일 또는 가변 전압의 AC 및 DC 전력의 적어도 하나의 일차측 소스 및 DC 전력을 필요로하는 출력에서 적어도 하나의 DC 호환가능 로드에 대한 서비스시에 외부 DC 전력을 처리하기 위한 적어도 하나의 이차측 전력 접속부를 포함하는, 다중 전력 소스를 입력할 수 있는 전력 제어기를 포함하며,At least one secondary side power of AC and DC power of a single or variable voltage and at least one secondary side power for handling external DC power in service for at least one DC compatible load at an output requiring DC power. A power controller capable of inputting multiple power sources, including a connection; 상기 전력 제어기는 상기 일차측 전력을 최종 사용자 서비스 전력을 제공하고 관리하는데 사용되는 한정된 DC-조정된 전압으로 변환하며,The power controller converts the primary side power into a finite DC-regulated voltage used to provide and manage end user service power, 상기 전력 제어기는 적어도 하나의 DC 호환가능 로드에 대한 서비스 준비시에 적어도 하나의 외부 선택적 DC 전력 소스를 처리하기 위한 적어도 하나의 이차측 전력 접속부를 가지며,The power controller has at least one secondary side power connection for processing at least one external selective DC power source in preparation for service for at least one DC compatible load, 상기 전력 제어기는, 상기 이차측 전력 접속부에, 상기 적어도 하나의 DC 호환가능 로드에 대한 서비스시에 상기 선택적 DC 전력 소스와 상기 전압 조정된 DC 전압을 결합하기 위한 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.And the power controller has circuitry for coupling, to the secondary side power connection, the optional DC power source and the voltage regulated DC voltage in service to the at least one DC compatible load. system. 제 22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이차측 전력 접속부는 하나의 제1 전력 접속부 및 적어도 하나의 이차측 전력 접속부를 포함하는 적어도 두 개의 이차측 전력 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.23. The power management system of claim 22, wherein the at least one secondary side power connection comprises at least two secondary side power connections comprising one first power connection and at least one secondary side power connection. 제 22항에 있어서, 상기 선택적 DC 전력 소스는 적어도 하나의 외부 전기 저장 매체이며, 상기 전기 저장 매체에 대한 적어도 하나의 이차측 접속부는 상기 전기 저장 매체에 대한 충전 상태를 관리하기 위한 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.23. The method of claim 22, wherein the optional DC power source is at least one external electrical storage medium, and at least one secondary side connection to the electrical storage medium has circuitry for managing a state of charge for the electrical storage medium. Characterized by a power management system. 제 22항에 있어서, 상기 선택적 DC 전력 소스는 DC 전기를 제공할 수 있는 적어도 하나의 보충 소스인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.23. The power management system of claim 22, wherein the optional DC power source is at least one supplemental source capable of providing DC electricity. 제 22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선택적 DC 전력 소스는 외부 전기저장 매체이며, 상기 전기 저장 매체에 대한 적어도 하나의 이차측 접속부는 상기 전기 저장 매체에 대한 충전 상태를 관리하기 위한 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.23. The method of claim 22, wherein the at least one optional DC power source is an external electrical storage medium and at least one secondary side connection to the electrical storage medium has circuitry for managing a state of charge for the electrical storage medium. Characterized by a power management system. 제 23항에 있어서, 상기 이차측 선택적 DC 전력 소스는 DC 전기를 제공할 수 있는 적어도 하나의 보충 소스인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.24. The power management system of claim 23 wherein the secondary side selective DC power source is at least one supplemental source capable of providing DC electricity. 제 23항에 있어서, 상기 제1 이차측 선택적 DC 전력 소스는 적어도 하나의 외부 전기 저장 매체이며, 상기 제2 이차측 선택적 DC 전력 소스는 DC 전기를 제공할 수 있는 적어도 하나의 보충 소스인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.24. The method of claim 23, wherein the first secondary side selective DC power source is at least one external electrical storage medium and the second secondary side selective DC power source is at least one supplemental source capable of providing DC electricity. Power management system. 제 23항에 있어서, 상기 전력 제어기는 상기 적어도 하나의 DC 호환가능 로드에 대한 서비스시에 상기 적어도 하나의 제1 이차측 전력 접속부와 상기 적어도 하나의 제2 이차측 전력 접속부로부터의 전력을 결합하기 위한 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.24. The system of claim 23, wherein the power controller is further configured to combine power from the at least one first secondary side power connection and the at least one second secondary power connection in service to the at least one DC compatible load. A power management system, characterized in that it has a circuit for. 제 22항에 있어서, 상기 전력 시스템은 고품질의 전압 조정식 전력 시스템이며, 상기 전력의 일차측 소스는 이차측 전력의 적어도 하나의 보충 소스의 선택적 사용시에 자연적으로 발생하는 전력의 가변 전압 AC 또는 DC 소스인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.23. The variable voltage AC or DC source of claim 22, wherein the power system is a high quality voltage regulated power system, wherein the primary side source of power is a naturally occurring power upon selective use of at least one supplemental source of secondary side power. Power management system, characterized in that. 제 23항에 있어서, 상기 전력 시스템은 고품질의 전압 조정식 전력 시스템이며, 상기 전력의 일차측 소스는 이차측 전력의 적어도 하나의 보충 소스의 선택적 사용시에 자연적으로 발생하는 전력의 가변 전압 AC 또는 DC 소스인 것을 특징으로 하는 전력 관리 시스템.24. The variable voltage AC or DC source of power of claim 23, wherein the power system is a high quality voltage regulated power system, wherein the primary side source of power is naturally occurring power upon selective use of at least one supplemental source of secondary side power. Power management system, characterized in that.
KR10-1998-0707298A 1996-03-18 1996-03-18 Customer side power management system and method KR100398559B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1996/004199 WO1997035374A1 (en) 1991-01-08 1996-03-18 Customer side power management system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000064608A KR20000064608A (en) 2000-11-06
KR100398559B1 true KR100398559B1 (en) 2003-11-15

Family

ID=59812129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0707298A KR100398559B1 (en) 1996-03-18 1996-03-18 Customer side power management system and method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100398559B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000064608A (en) 2000-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5500561A (en) Customer side power management system and method
US6933627B2 (en) High efficiency lighting system
US6680547B1 (en) Power sharing system including rechargeable power source
US5332927A (en) Power supply system for a telecommunication system
EP0683933B1 (en) An emergency power system
US5737209A (en) Power quality and demand management module
CN108701996A (en) Support the power supply of the virtual inertia of power grid control(Microsprings converter)
CN110176788B (en) Power storage system and power storage device
US5726552A (en) Method and apparatus for controlling charging of electrical power storage unit
CN111953068B (en) Power conversion system and method of operating the same
KR100398559B1 (en) Customer side power management system and method
JP2021197823A (en) Dc microgrid system and control method thereof
JP2003299247A (en) Ac power supply system
US5637989A (en) Energy savings apparatus
JPH05168160A (en) Ac/dc converter system
JPH05137264A (en) Controlling of induction generator
CA2248075C (en) Customer side power management system and method
TWI712241B (en) Power conversion system and method of operating the same
CN1217095A (en) Customer side power management sytsem and method
JP2021005985A (en) Dc power network
JPH08251832A (en) Method and apparatus for charging by using solar cell
JPH10322931A (en) Input power control type charging system
KR20190067726A (en) Uninterruptible Power Supply Including Energy Storage Part And Method Of Driving The Same
JP2003189502A (en) Battery power storage and control method thereof
US20240022088A1 (en) Power Conservation Apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110729

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee